рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Тема 6. Биполярные транзисторы с изолированным

Тема 6. Биполярные транзисторы с изолированным - раздел Философия, ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. ЧАСТЬ 1 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ Затвором (Igbt-Транзисторы) В Настоящее Время Основ...

затвором (IGBT-транзисторы)

В настоящее время основными полностью управляемыми приборами силовой электроники в области коммутируемых токов до 50 А и напряжений до 500 В являются биполярные транзисторы и идущие им на смену МДП-транзисторы. Нишу высоковольтных силовых приборов с большими уровнями токов и напряжениями до единиц киловольт заняли биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT – Insulated Gate Bipolar Transistor). Помимо области высоковольтных силовых преобразователей на мощности от единиц киловатт, IGBT-транзисторы используются в бытовой технике для управления относительно маломощными приводами с широким диапазоном регулирования скорости вращения. Так, IGBT нашли применение в стиральных машинах и инверторных кондиционерах. Их также с успехом применяют в качестве высоковольтных ключей для электронного зажигания автомобилей. Эти транзисторы с улучшенной характеристикой переключения широко используются в импульсных блоках питания телекоммуникационных и серверных систем.

IGBT-транзистор сочетает в себе два транзистора в одной полупроводниковой структуре: биполярный транзистор p-n-p- типа управляется от сравнительно низковольтного МДП-транзистора с индуцированным каналом. Условные графические обозначения IGBT-транзисторов, используемые различными производителями на принципиальных схемах электронных устройств, приведены на рис. 27. Эквивалентная схема IGBT-транзистора представлена на рис. 28.

 
   
Рис. 27. Условные графические обозначения IGBT-транзисторов Рис. 28. Эквивалентная схема IGBT-транзистора

 

Таким образом, IGBT-транзистор имеет три внешних вывода: эмиттер, коллектор и затвор. Соединения эмиттера и истока, базы и истока являются внутренними. Сочетание двух приборов в одной структуре позволило объединить достоинства полевых и биполярных транзисторов: высокое входное сопротивление с высокой токовой нагрузкой и малым сопротивлением во включенном состоянии. По быстродействию силовые IGBT-транзисторы пока уступают МДП-транзисторам, но превосходят биполярные. Структуры IGBT-транзисторов показаны на рис. 29.

 

  а)     б)  
Рис. 29. Структуры IGBT-транзисторов: а – обычного (планарного); б – выполненного по технологии с вертикальным затвором (trench-gate technology)

Процесс включения IGBT-транзистора можно представить в виде двух этапов: после подачи положительного напряжения на затвор формируется канал n-типа между истоком и стоком (на рис. 29 показан пунктиром) и происходит открытие МДП-транзистора, а движение дырок приводит к открытию биполярного транзистора и возникновению тока от эмиттера к коллектору. Усилительные свойства IGBT-транзистора характеризуются крутизной , которая определяется усилительными свойствами МДП- и биполярного транзисторов в структуре IGBT. Соответственно, значение крутизны для IGBT является более высоким в сравнении с биполярными и МДП-транзисторами. Типовые выходные характеристики IGBT-транзистора приведены на рис. 30.

В настоящее время IGBT-транзисторы выпускаются в виде модулей:

1) в прямоугольном корпусе с односторонним прижимом и охлаждением ("Mitsubishi", "Siemens", "Semikron");

2) в таблеточном исполнении с двухсторонним охлаждением ("Toshiba").

Современные IGBT-модули находят сегодня широкое применение при создании неуправляемых и управляемых выпрямителей, автономных инверторов для питания двигателей постоянного и переменного тока средней мощности, преобразователей индукционного нагрева, сварочных аппаратов, источников бесперебойного питания, бытовой и студийной техники. Особую роль IGBT-модули играют в развитии железнодорожного транспорта. Применение этих перспективных приборов в тяговом преобразователе позволило повысить частоту переключения, упростить схему управления, минимизировать загрузку сети гармониками и обеспечить предельно низкие потери в обмотках трансформатора и дросселей. Схема включения IGBT-модуля фирмы Hitachi приведена на рис. 31.

Рис. 31. Схема включения IGBT-модуля фирмы Hitachi

 

Затвор IGBT-транзисторов электрически изолирован от канала очень тонким слоем диэлектрика и легко может быть поврежден при неправильной эксплуатации. Для защиты IGBT-транзисторов от коммутационных перенапряжений в цепи коллектор-эмиттер применяют защитные (снабберные) RC- и RCD-цепи, установленные непосредственно на силовых выводах. Следует отметить, что IGBT-транзисторы не так чувствительны к электростатическому пробою, как МОП-транзисторы, поскольку входная емкость мощных IGBT-транзисторов значительно больше и может вместить в себя большую энергию, прежде чем разряд вызовет необратимый пробой затвора. Однако при транспортировке и хранении этих приборов затвор и эмиттерный вывод должны быть закорочены токопроводящими перемычками, которые не должны сниматься до момента подключения транзистора в схему. Производить монтажные работы с IGBT-транзисторами необходимо только при наличии антистатического браслета. Все инструменты и оснастка, с которыми может контактировать модуль, должны быть заземлены. Для защиты затвора от статического пробоя непосредственно в схеме необходимо подключение параллельно цепи затвор-эмиттер резистора сопротивлением 10÷20 кОм.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. ЧАСТЬ 1 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ

ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ... ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ... КАФЕДРА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Тема 6. Биполярные транзисторы с изолированным

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

История развития электроники
Совершим краткий экскурс в историю развития электроники. В начале XX в., после изобретения в 1904 г. англичанином Дж. Флемингом лампового диода (его стали применять в качестве детектора в радиоприе

Электропроводность полупроводников
(собственная и примесная проводимость) Все встречающиеся в природе вещества по электрическим свойствам подразделяют на 3 группы: вещества, хорошо проводящие электрический

P-n-переход в состоянии термодинамического равновесия
Основой большинства полупроводниковых приборов является электронно-дырочный или p-n-переход. Электронно-дырочным или p-n-переходом называют область на границе двух полупроводников, один из которых

P-n-переход под воздействием внешнего напряжения
Если к p-n-переходу подключить внешнее напряжение таким образом, что "+" батареи приложен к области полупроводника n-типа, а "-" – к области полупроводника p-типа, то это привед

Тема 2. Полупроводниковые диоды
Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами. Слово "диод" образовалось от греч. приставки "ди" ("дважды") и сокра

Выпрямительные диоды
  Выпрямительный диод – полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. В зависимости от исходного полупроводникового материала выпрямительны

Полупроводниковые стабилитроны
Стабилитрон – полупроводниковый диод, напряжение на котором в области обратимого электрического пробоя слабо зависит от тока и который служит для стабилизации напряжения. ВАХ стабилитрона приведена

Устройство биполярного транзистора
Биполярный транзистор – полупроводниковый прибор с тремя чередующимися областями полупроводников разного типа электропроводности (p-n-p или n-p-n) и двумя p-n-переходами, протекание тока в которых

Биполярного транзистора
При отсутствии внешних напряжений распределение концентраций основных и неосновных носителей заряда показано на рис. 12, б пунктирными линиями. Концентрация дырок в эмиттере и коллекторе бол

Вольт-амперные характеристики биполярных транзисторов
Вольт-амперными для любой из схем включения транзистора (ОБ, ОЭ и ОК) являются входные и выходные характеристики. Входные характеристики представляют собой зависимость входного тока от входного нап

H-параметры транзистора
Недостатком Т-образной схемы является невозможность непосредственного измерения ее параметров, так как в реальном тра

Тема 5. Полевые транзисторы
  Полевые (униполярные) транзисторы представляют собой полупроводниковые приборы, ток в которых обусловлен дрейфом основных носителей заряда под действием продольного электрического п

Тема 7. Тиристоры
Тиристор (от греч. thýra – "дверь" и англ. resistor – "сопротивление") – полупроводниковый прибор с тремя и более p-n-переходами, используемый в качестве управляемого пер

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги