IGBT ట్రాన్సిస్టర్లు

వివిక్త గేట్‌తో బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు సాపేక్షంగా ఇటీవల కనిపించిన కొత్త రకం క్రియాశీల పరికరాలు. దీని ఇన్‌పుట్ లక్షణాలు ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఇన్‌పుట్ లక్షణాలకు సమానంగా ఉంటాయి మరియు దాని అవుట్‌పుట్ లక్షణాలు బైపోలార్ యొక్క అవుట్‌పుట్ లక్షణాలకు సమానంగా ఉంటాయి.

సాహిత్యంలో, ఈ పరికరాన్ని IGBT (ఇన్సులేటెడ్ గేట్ బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్) అని పిలుస్తారు... వేగం పరంగా, ఇది చాలా ఉన్నతమైనది బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్లు... చాలా తరచుగా, IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌లు పవర్ స్విచ్‌లుగా ఉపయోగించబడతాయి, ఇక్కడ టర్న్-ఆన్ సమయం 0.2 — 0.4 μs, మరియు టర్న్-ఆఫ్ సమయం 0.2 — 1.5 μs, స్విచ్డ్ వోల్టేజ్‌లు 3.5 kVకి చేరుకుంటాయి మరియు ప్రవాహాలు 1200 A. .

IGBT-T ట్రాన్సిస్టర్‌లు అధిక వోల్టేజ్ కన్వర్షన్ సర్క్యూట్‌ల నుండి థైరిస్టర్‌లను భర్తీ చేస్తాయి మరియు గుణాత్మకంగా మెరుగైన లక్షణాలతో పల్సెడ్ ద్వితీయ విద్యుత్ సరఫరాలను సృష్టించడం సాధ్యం చేస్తాయి. IGBT-T ట్రాన్సిస్టర్‌లు ఎలక్ట్రిక్ మోటార్‌లను నియంత్రించడానికి ఇన్వర్టర్‌లలో, 1 kV కంటే ఎక్కువ వోల్టేజ్‌లు మరియు వందల ఆంపియర్‌ల ప్రవాహాలతో అధిక-శక్తి నిరంతర విద్యుత్ వ్యవస్థలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి.కొంత వరకు, వందల ఆంపియర్ల ప్రవాహాల వద్ద ఆన్ స్టేట్‌లో, ట్రాన్సిస్టర్‌లో వోల్టేజ్ డ్రాప్ 1.5 - 3.5V పరిధిలో ఉండటం దీనికి కారణం.

IGBT ట్రాన్సిస్టర్ (Fig. 1) యొక్క నిర్మాణం నుండి చూడగలిగినట్లుగా, ఇది చాలా క్లిష్టమైన పరికరం, దీనిలో pn-p ట్రాన్సిస్టర్ n-ఛానల్ MOS ట్రాన్సిస్టర్ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది.

అన్నం. 1. IGBT ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క నిర్మాణం

IGBT ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క కలెక్టర్ (Fig. 2, a) VT4 ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఉద్గారిణి. గేట్‌కు సానుకూల వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు, ట్రాన్సిస్టర్ VT1 విద్యుత్ వాహక ఛానెల్‌ని కలిగి ఉంటుంది. దాని ద్వారా, IGBT ట్రాన్సిస్టర్ (VT4 ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క కలెక్టర్) యొక్క ఉద్గారిణి VT4 ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క స్థావరానికి అనుసంధానించబడి ఉంది.

ఇది పూర్తిగా అన్‌లాక్ చేయబడిందని మరియు IGBT ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క కలెక్టర్ మరియు దాని ఉద్గారిణి మధ్య వోల్టేజ్ డ్రాప్ VT4 ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఉద్గారిణి జంక్షన్‌లోని వోల్టేజ్ డ్రాప్‌కు సమానంగా మారుతుంది, VT1 ట్రాన్సిస్టర్‌లోని వోల్టేజ్ డ్రాప్ Usiతో సంగ్రహించబడుతుంది.

పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో p — n జంక్షన్‌లో వోల్టేజ్ తగ్గుదల తగ్గుతుంది కాబట్టి, నిర్దిష్ట ప్రస్తుత పరిధిలో అన్‌లాక్ చేయబడిన IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌లో వోల్టేజ్ డ్రాప్ ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రత గుణకాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది అధిక కరెంట్ వద్ద సానుకూలంగా మారుతుంది. అందువల్ల, IGBT అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ డయోడ్ (VT4 ఉద్గారిణి) యొక్క థ్రెషోల్డ్ వోల్టేజ్ కంటే తగ్గదు.

అన్నం. 2. IGBT ట్రాన్సిస్టర్ (a) యొక్క సమానమైన సర్క్యూట్ మరియు స్థానిక (b) మరియు విదేశీ (c) సాహిత్యంలో దాని చిహ్నం

IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌కు వర్తించే వోల్టేజ్ పెరిగేకొద్దీ, ఛానల్ కరెంట్ పెరుగుతుంది, ఇది VT4 ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బేస్ కరెంట్‌ను నిర్ణయిస్తుంది, అయితే IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌లో వోల్టేజ్ డ్రాప్ తగ్గుతుంది.

ట్రాన్సిస్టర్ VT1 లాక్ చేయబడినప్పుడు, ట్రాన్సిస్టర్ VT4 యొక్క కరెంట్ చిన్నదిగా మారుతుంది, ఇది లాక్ చేయబడినట్లు పరిగణించడం సాధ్యపడుతుంది. ఆకస్మిక విచ్ఛిన్నం సంభవించినప్పుడు థైరిస్టర్-విలక్షణమైన ఆపరేషన్ మోడ్‌లను నిలిపివేయడానికి అదనపు లేయర్‌లు ప్రవేశపెట్టబడ్డాయి. బఫర్ లేయర్ n + మరియు వైడ్ బేస్ రీజియన్ n– p — n — p ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ప్రస్తుత లాభంలో తగ్గింపును అందిస్తాయి.

ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల చలనశీలతలో మార్పులు, p — n — p మరియు n — p — n ట్రాన్సిస్టర్‌లలో ప్రస్తుత బదిలీ గుణకాలు నిర్మాణంలో ఉన్నందున, స్విచ్ ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేయడం యొక్క సాధారణ చిత్రం చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది. ప్రాంతాలు మొదలైనవి. సూత్రప్రాయంగా IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌లను లీనియర్ మోడ్‌లో ఆపరేట్ చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, అయితే అవి ప్రధానంగా కీ మోడ్‌లో ఉపయోగించబడతాయి.

ఈ సందర్భంలో, స్విచ్ వోల్టేజ్‌లలో మార్పులు అంజీర్‌లో చూపిన వక్రరేఖల ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి.

అన్నం. 3. IGBT ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క వోల్టేజ్ డ్రాప్ Uke మరియు ప్రస్తుత Icలో మార్పు

అన్నం. 4. IGBT రకం ట్రాన్సిస్టర్ (a) యొక్క సమానమైన రేఖాచిత్రం మరియు దాని ప్రస్తుత-వోల్టేజ్ లక్షణాలు (b)

చాలా IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌ల కోసం, టర్న్-ఆన్ మరియు టర్న్-ఆఫ్ సమయాలు 0.5 — 1.0 μs కంటే ఎక్కువ ఉండవని అధ్యయనాలు చూపిస్తున్నాయి. అదనపు బాహ్య భాగాల సంఖ్యను తగ్గించడానికి, డయోడ్‌లు IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌లలోకి ప్రవేశపెట్టబడతాయి లేదా అనేక భాగాలతో కూడిన మాడ్యూల్స్ ఉత్పత్తి చేయబడతాయి (Fig. 5, a - d).

అన్నం. 5. IGBT-ట్రాన్సిస్టర్ల మాడ్యూల్స్ యొక్క చిహ్నాలు: a — MTKID; బి - MTKI; c - M2TKI; d - MDTKI

IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌ల చిహ్నాలు: అక్షరం M — సంభావ్య-రహిత మాడ్యూల్ (బేస్ వేరుచేయబడింది); 2 - కీల సంఖ్య; అక్షరాలు TCI - ఇన్సులేటెడ్ కవర్తో బైపోలార్; DTKI — ఐసోలేటెడ్ గేట్‌తో డయోడ్ / బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్; TCID — బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ / ఐసోలేటెడ్ గేట్ డయోడ్; సంఖ్యలు: 25, 35, 50, 75, 80, 110, 150 - గరిష్ట కరెంట్; సంఖ్యలు: 1, 2, 5, 6, 10, 12 — కలెక్టర్ మరియు ఉద్గారిణి Uke (* 100V) మధ్య గరిష్ట వోల్టేజ్. ఉదాహరణకు, MTKID-75-17 మాడ్యూల్ UKE = 1700 V, I = 2 * 75A, UKEotk = 3.5 V, PKmax = 625 W.

సాంకేతిక శాస్త్రాల వైద్యుడు, ప్రొఫెసర్ L.A. పొటాపోవ్