Mục lục
IGBT là viết tắt của Insulated Gate Bipolar Transistor, là bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện. Nó bao gồm ba thiết bị đầu cuối với một phạm vi lớn khả năng mang dòng điện lưỡng cực. Các nhà thiết kế của IGBT cho rằng nó là một thiết bị lưỡng cực được điều khiển bằng điện áp với đầu vào CMOS và đầu ra lưỡng cực.
Thiết kế của IGBT có thể được thực hiện bằng cách sử dụng cả hai thiết bị như BJT và MOSFET ở dạng nguyên khối. Nó kết hợp các tài sản tốt nhất của cả hai để đạt được các đặc tính thiết bị tối ưu. Các ứng dụng của bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện bao gồm mạch nguồn, điều chế độ rộng xung, điện tử công suất, nguồn điện liên tục và nhiều thứ khác.
Thiết bị này được sử dụng để tăng hiệu suất, hiệu quả và giảm độ ồn có thể nghe được. Nó cũng được cố định trong các mạch chuyển đổi chế độ cộng hưởng. Bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện được tối ưu hóa có thể truy cập được cho cả tổn thất dẫn điện và chuyển mạch thấp.
Bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện
Bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện là một thiết bị bán dẫn ba đầu cuối và các thiết bị đầu cuối này được đặt tên là cổng, cực phát và cực thu. Các đầu cực phát và cực thu của IGBT được liên kết với đường dẫn điện và đầu cuối cổng được liên kết với điều khiển của nó. Tính toán độ khuếch đại đạt được bởi IGBT là một sóng vô tuyến b/n tín hiệu i/p & o/p của nó. Đối với một BJT thông thường, tổng mức khuếch đại gần tương đương với radio đối với dòng điện đầu ra với dòng điện đầu vào được gọi là beta. Các bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện chủ yếu được sử dụng trong các mạch khuếch đại như MOSFETS hoặc BJT.
IGBT chủ yếu được sử dụng trong các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ như BJT hoặc MOSFET. Khi bóng bán dẫn kết hợp mất độ dẫn thấp hơn của mạch khuếch đại, thì một công tắc trạng thái rắn lý tưởng xảy ra, điều này hoàn hảo cho nhiều ứng dụng của điện tử công suất.
Một IGBT chỉ được bật “BẬT” & “TẮT” bằng cách kích hoạt và tắt thiết bị đầu cuối Cổng của nó. Tín hiệu điện áp + Ve i / p không đổi qua cổng và cực phát sẽ duy trì thiết bị ở trạng thái hoạt động, trong khi giả định tín hiệu đầu vào sẽ khiến thiết bị chuyển sang trạng thái “TẮT” tương tự như BJT hoặc MOSFET.
Cấu tạo cơ bản của IGBT
Cấu trúc cơ bản của IGBT kênh N được đưa ra dưới đây. Cấu trúc của thiết bị này đơn giản và phần Si của IGBT gần tương tự như phần công suất dọc của MOSFET không bao gồm lớp tiêm P +. Nó chia sẻ cấu trúc bình đẳng của cổng bán dẫn oxit kim loại và giếng P thông qua các vùng nguồn N +. Trong cấu trúc sau, lớp N + bao gồm bốn lớp và lớp nằm ở phía trên được gọi là nguồn và lớp thấp nhất được gọi là bộ thu hoặc cống.
Có hai loại IGBTS cụ thể là không đột qua IGBT (NPT IGBTS) và đột qua IGBT (PT IGBT). Hai IGBT này được định nghĩa là, khi IGBT được thiết kế với lớp đệm N + thì nó được gọi là IGBT PT, tương tự khi IGBT được thiết kế không có lớp đệm N + được gọi là IGBT NPT. Hiệu suất của IGBT có thể được tăng lên bằng cách hiện có lớp đệm. Hoạt động của IGBT nhanh hơn BJT công suất và MOSFET công suất.
Sơ đồ mạch của IGBT
Dựa trên cấu tạo cơ bản của bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện, một mạch điều khiển IGBT đơn giản được thiết kế sử dụng các bóng bán dẫn PNP và NPN , JFET, OSFET, được cho trong hình dưới đây. Bóng bán dẫn JFET được sử dụng để kết nối bộ thu của bóng bán dẫn NPN với chân đế của bóng bán dẫn PNP. Các bóng bán dẫn này chỉ thị cho thyristor ký sinh để tạo ra một vòng phản hồi âm.
Điện trở RB chỉ ra các cực BE của bóng bán dẫn NPN để xác nhận rằng thyristor không chốt lại, điều đó sẽ dẫn đến IGBT bị chốt. Bóng bán dẫn biểu thị cấu trúc của dòng điện giữa hai tế bào IGBT lân cận bất kỳ. Nó cho phép MOSFET và hỗ trợ hầu hết điện áp. Biểu tượng mạch của IGBT được hiển thị bên dưới, bao gồm ba thiết bị đầu cuối là bộ phát, cổng và bộ thu.
Đặc điểm IGBT
Transistor lưỡng cực cổng cảm ứng là một thiết bị được điều khiển bằng điện áp, nó chỉ cần một lượng điện áp nhỏ trên cực cổng để tiếp tục dẫn qua thiết bị
Bởi vì IGBT là một thiết bị điều khiển bằng điện áp, nó chỉ yêu cầu một điện áp nhỏ trên Cổng để duy trì sự dẫn truyền qua thiết bị chứ không giống như BJT cần dòng cơ sở luôn được cung cấp với số lượng đủ lớn để duy trì độ bão hòa.
IGBT có thể chuyển đổi dòng điện một chiều theo chiều thuận (Bộ thu sang Bộ phát), trong khi MOSFET có khả năng chuyển đổi dòng điện hai chiều. Bởi vì, nó chỉ điều khiển theo hướng về phía trước.
Nguyên lý hoạt động của mạch truyền động cổng cho IGBT giống như MOSFET kênh N. Sự khác biệt chính là điện trở được cung cấp bởi kênh dẫn khi dòng điện cung cấp qua thiết bị ở trạng thái hoạt động là rất nhỏ trong IGBT. Do đó, xếp hạng của dòng điện cao hơn khi so sánh với MOSFET công suất tương ứng.
Vì vậy, đây là tất cả về cách làm việc và các đặc tính của Transistor lưỡng cực cổng cách điện . Chúng tôi nhận thấy rằng nó là một thiết bị chuyển mạch bán dẫn có khả năng điều khiển giống như MOSFET và đặc tính o/p của BJT. Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm IGBT này.
Xem thêm: Biến tần điện mặt trời là gì? Nó hoạt động như thế nào?
Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện chuyên lắp điện năng lượng mặt trời, Chúng tôi cung cấp tới khách hàng các hệ thống điện mặt trời đạt tiêu chuẩn tốt nhất, cho hiệu suất cao, vận hành bền bỉ, an toàn và đảm bảo thẩm mỹ với giá thành hợp lý.
Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện
Địa chỉ: Phòng 746 CT10A – Khu đô thị Đại Thanh – Thanh Trì – Hà Nội
