Що таке IGBT-транзистор?

Параллельно с изучением свойств полупроводников відбувалося і вдосконалення технології виготовлення приладів на їх основі. Поступово з'являлися все нові елементи, з хорошими експлуатаційними характеристиками. Перший IGBT-транзистор з'явився в 1985 році і поєднував у собі унікальні властивості біполярної і польовий структур. Як виявилося, ці два відомих на той момент типу напівпровідникових приладів цілком можуть "уживатися" разом. Вони-то і утворили структуру, яка стала інноваційною і поступово набула величезної популярності у розробників електронних схем. Сама абревіатура IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors) говорить про створення гібридної схеми на основі біполярного та польового транзисторів. При цьому здатність працювати з великими струмами в силових ланцюгах однієї структури поєднувалася з високим вхідним опором інший.

Сучасний IGBT-транзистор відрізняється від свогопопередника. Справа в тому, що технологія їх виробництва поступово удосконалювалася. З моменту появи першого елемента з такою структурою його основні параметри змінилися в кращу сторону:

• Напруга, що комутується зросла з 1000V до 4500V.Це дозволило використовувати силові модулі при роботі в ланцюгах підвищеної напруги. Дискретні елементи і модулі стали більш надійними в роботі з індуктивністю в силовому ланцюзі і більш захищеними від імпульсних перешкод.
• Комутований струм для дискретних елементів вирісдо 600A в дискретному і до 1800A в модульному виконанні. Це дозволило комутувати струмові кола великої потужності і використовувати IGBT-транзистор для роботи з двигунами, нагрівачами, різними установками промислового призначення і т.д.
• Пряме падіння напруги в відкритому стані впало до 1V. Це дозволило зменшити площу тепловідвідних радіаторів і одночасно знизити ризик виходу з ладу від теплового пробою.
• Частота комутації в сучасних приладахдосягає 75 Гц, що дозволяє використовувати їх в інноваційних схемах керування електроприводом. Зокрема, вони з успіхом застосовуються в частотних перетворювачів. Такі прилади оснащені шим-контролером, який і працює в "зв'язці" з модулем, основний елемент в якому - IGBT-транзистор. Частотні перетворювачі поступово заміняють традиційні схеми управління електроприводом.
• Швидкодію приладу також сильно зросла.Сучасні транзистори IGBT мають di / dt = 200мкс. Мається на увазі час, витрачений на включення / вимикання. У порівнянні з першими зразками швидкодію збільшилася в п'ять разів. Збільшення цього параметра впливає на можливу коммутируемую частоту, що важливо при роботі з пристроями, що реалізовують принцип шим-регулювання.

Також удосконалювалися і електронні схеми,які здійснювали управління IGBT-транзисторів. Основні вимоги, які висувалися до них - це забезпечити безпечне і надійне перемикання пристрою. Вони повинні враховувати всі слабкі сторони транзистора, зокрема, його "боязнь" перенапруження і статичної електрики.