IGBT, Yalıtılmış Geçit Bipolar Transistörü, Bipolar Bağlantı Transistörü (BJT) ve Metal oksit Alan etkili transistör (MOS-FET) kombinasyonunun kısa bir şeklidir. İlgili uygulamaları değiştirmek için kullanılan yarı iletken bir cihazdır.
IGBT, MOSFET ve Transistörün bir kombinasyonu olduğu için hem transistörlerin hem de MOSFET'in avantajlarına sahiptir. MOSFET, yüksek empedanslı yüksek anahtarlama hızı avantajlarına sahiptir ve diğer tarafta BJT, yüksek kazanç ve düşük doygunluk voltajı avantajına sahiptir, her ikisi de IGBT transistörde mevcuttur. IGBT, neredeyse sıfır geçit akımı sürücüsü ile büyük kollektör yayıcı akımları sağlayan voltaj kontrollü bir yarı iletkendir.
Tartışıldığı gibi, IGBT, hem MOSFET hem de BJT'lerin avantajlarına sahiptir, IGBT, tipik MOSFET'ler gibi yalıtımlı geçide ve aynı çıktı aktarım özelliklerine sahiptir. BJT akım kontrollü bir cihaz olmasına rağmen, IGBT için kontrol MOSFET'e bağlıdır, bu nedenle standart MOSFET'lere eşdeğer voltaj kontrollü cihazdır.
IGBT Eşdeğer Devre ve Sembol
Yukarıdaki görüntüde IGBT'nin eşdeğer devresi gösterilmektedir. İki transistörün tamamen aynı şekilde bağlandığı Darlington Transistörde kullanılan aynı devre yapısı. Yukarıdaki görüntüde görebileceğimiz gibi, IGBT iki cihazı, N kanal MOSFET ve PNP transistörünü birleştiriyor. N kanal MOSFET, PNP transistörünü sürüyor. Standart bir BJT'nin pin çıkışı, Toplayıcı, Verici, Taban içerir ve standart bir MOSFET pin çıkışı, Geçit, Drenaj ve Kaynağı içerir. Ancak durumunda , IGBT transistörü Pins'in, bunun kapı MOSFET ve N-kanal geliyor, Toplayıcı ve Verici PNP transistor geliyor.
PNP transistöründe, toplayıcı ve Verici iletim yoludur ve IGBT açıldığında iletilir ve içinden akımı taşır. Bu yol, N kanalı MOSFET tarafından kontrol edilir.
BJT durumunda, Beta olarak belirtilen kazancı hesaplıyoruz (
Yukarıdaki görselde IGBT sembolü gösterilmektedir. Gördüğümüz gibi, sembol Transistörün toplayıcı yayıcı kısmını ve MOSFET'in geçit kısmını içerir. Üç terminal Geçit, toplayıcı ve Verici olarak gösterilir .
İçerisinde iletken ya da 'açıldığında ON den' modunda akımı toplayıcı için yayıcı. BJT transistörü için de aynı şey olur. Ancak IGBT durumunda üs yerine Geçit var. Gate-Emitter gerilimi arasındaki farka Vge, kollektörden emitöre gerilim farkı ise Vce olarak adlandırılır.
Emetör akımı, (le) ile hemen hemen aynı olan kolektör akımı (Ic) ', le = Ic. Akım akışı hem toplayıcıda hem de yayıcıda nispeten aynı olduğundan, Vce çok düşüktür.
BJT ve MOSFET hakkında daha fazla bilgiyi buradan edinebilirsiniz.
IGBT uygulamaları:
IGBT esas olarak Güç ile ilgili uygulamalarda kullanılır. Standart güç BJT'leri çok yavaş tepki özelliklerine sahipken, MOSFET hızlı anahtarlama uygulaması için uygundur, ancak MOSFET, daha yüksek akım oranının gerekli olduğu yerlerde maliyetli bir seçimdir. IGBT, güç BJT'leri ve Güç MOSFET'lerini değiştirmek için uygundur.
Ayrıca, IGBT, BJT'lere kıyasla daha düşük 'AÇIK' direnci sunar ve bu özellik nedeniyle IGBT, yüksek güçle ilgili uygulamalarda termal verimlidir.
IGBT uygulamaları elektronik alanında çok geniştir. Düşük direnç nedeniyle , Çok yüksek akım değeri, yüksek anahtarlama hızı, sıfır geçit sürücüsü, IGBT'ler, Yüksek güçlü motor kontrolünde, İnvertörlerde, yüksek frekans dönüştürme alanlarına sahip anahtarlamalı mod güç kaynağında kullanılır.
Yukarıdaki resimde, IGBT kullanılarak temel anahtarlama uygulaması gösterilmektedir. RL, toprağa IGBT'nin yayıcı boyunca bağlanan dirençli bir yüktür. Yükteki voltaj farkı VRL olarak belirtilir. Yük ayrıca endüktif olabilir. Ve sağ tarafta farklı bir devre gösterilmektedir. Yük, bir akım koruma Direncinin yayıcıya bağlandığı toplayıcıya bağlanır. Akım, her iki durumda da kollektörden yayıcıya akacaktır.
BJT'ler durumunda, BJT'nin tabanı boyunca sabit akım sağlamamız gerekir. Ancak IGBT durumunda, MOSFET gibi, kapı boyunca sabit voltaj sağlamamız gerekir ve doygunluk sabit durumda tutulur.
Soldaki durumda Girişin (geçit) Ground / VSS ile olan potansiyel farkı olan voltaj farkı VIN, kollektörden emitöre akan çıkış akımını kontrol eder. VCC ve GND arasındaki voltaj farkı yük boyunca neredeyse aynıdır.
Sağ taraftaki devrede, yükten geçen akım, voltajın RS değerine bölünmesine bağlıdır.
Ben RL2 = V IN / R S
Yalıtılmış kapalı bipolar transistör (IGBT) 'değiştirilebilir AÇIK ' ve ' KAPALI kapısı etkinleştirerek'. Geçit boyunca voltaj uygulayarak geçidi daha pozitif hale getirirsek, IGBT'nin vericisi IGBT'yi " AÇIK " durumunda tutar ve geçidi negatif veya sıfıra itersek IGBT " KAPALI " durumda kalacaktır. BJT ve MOSFET anahtarlama ile aynıdır.
IGBT IV Eğrisi ve Transfer Karakteristikleri
Yukarıdaki görüntüde, farklı kapı voltajına veya Vge'ye bağlı olarak IV özellikleri gösterilmektedir. X ekseni O anlamına gelir kolektör emiter voltajı veya Vce ve Y, temsil eder kollektör akımını ekseni. Kapalı durum sırasında kollektörden geçen akım ve kapı voltajı sıfırdır. Vge'yi veya geçit voltajını değiştirdiğimizde cihaz aktif bölgeye girer. Kapı boyunca sabit ve sürekli voltaj, kollektör boyunca sürekli ve kararlı akım akışı sağlar. Artış Vgë orantılı kollektör akımını, artıyor Vge3> Vge2> Vge3. BV, IGBT'nin arıza voltajıdır.
Bu eğri, BJT'nin IV transfer eğrisi ile hemen hemen aynıdır, ancak burada Vge gösterilmektedir çünkü IGBT voltaj kontrollü bir cihazdır.
Yukarıdaki resimde, IGBT'nin Transfer özelliği gösterilmektedir. PMOSFET ile neredeyse aynıdır. Vge, IGBT spesifikasyonuna bağlı olarak bir eşik değerinden büyük olduktan sonra IGBT " AÇIK " durumuna geçecektir.
İşte bize arasındaki fark hakkında adil bir resim verecek bir karşılaştırma tablosu IGBT ile GÜÇ BJT en ve Güç MOSFET'lere.
|
Cihaz Özellikleri |
IGBT |
Güç MOSFET |
GÜÇ BJT |
|
Voltaj derecesi |
|||
|
Güncel Beğeni |
|||
|
Giriş aygıtı |
|||
|
Giriş Empedansı |
|||
|
Çıkış empedansı |
|||
|
Anahtarlama Hızı |
|||
|
Maliyet |
Bir sonraki videoda IGBT transistörün anahtarlama devresini göreceğiz.