IGBT-транзистор: характеристики, принцип дії, застосування

IGBT-транзистор – це пристрій з ізольованим затвором. Сфера його застосування дуже широка. Найчастіше його можна зустріти в електроприводах, які використовуються як у побуті, так і в промисловості. Додатково зазначені транзистори необхідні для роботи коректорів потужності. Джерела безперебійного живлення, які використовуються для персональних комп'ютерів, без них також не можуть працювати.




У деяких випадках транзистори даного типу доцільно встановлювати на зварювальні інвертори. Там вони замінюють звичайні польові аналоги. У кінцевому рахунку слід згадати про джерела живлення. В даному випадку вони виконують там роль провідника.

Як влаштований транзистор?

Різні моделі по своїй структурі є схожими, і схеми на IGBT-транзисторах є ідентичні. У центральній частині пристрою розташовується емітер. Під ним знаходиться база, яка має певну товщину. Колектор у пристрої є над емітером. При цьому його перехід може бути також різною ширини. Додатково слід зазначити, що у колектора є свій вихід.

Принцип роботи пристрою

У приладах використовуються різні IGBT-транзистори. Принцип їх роботи заснований на коливаннях граничної частоти. При цьому параметр смуги пропускання також змінюється. Залежно від розміру бази, номінальне напруга системою витримується різне. При подачі струму на емітер він змінює свою полярність.




Далі у його основи проходить процес перетворення. При цьому переходи пристрою не задіюються. Для збільшення граничної частоти підключається до ланцюга колектор. Через його переходи струм надходить на базу. Остання фаза перетворення відбувається на виході через провідники. Драйвери для IGBT-транзисторів підбираються, виходячи з серії моделі.

Які основні параметри у нього є?

Основним параметром транзистора прийнято вважати граничну частоту. Вимірюється цей показник в Гц. На його величину впливає товщина бази пристрою. Додатково слід враховувати порогове напруга приладу. В свою чергу, точність стеження залежить від пропускної здатності колектора. Переходи в даному випадку здійснюються через базу. Для емітера основним параметром прийнято вважати швидкість відгуку сигналу. Вимірюється цей показник в мс.

Транзистори серії IRG4BC10K

Дані IGBT-транзистори характеристики мають хороші і відрізняються вони досить міцним корпусом. При цьому база встановлюється товщиною рівне 11 мм За рахунок цього пропускна здатність пристрої досить хороша. Додатково слід відзначити високу провідність емітера. З променевими конденсаторами дані пристрої працювати не здатні. У свою чергу, для модуляторів зазначені транзистори підходять добре. Точність стеження пристрою в кінцевому рахунку буде залежати від багатьох параметрів. В першу чергу важливо враховувати порогове напруга на вході. Якщо воно перевищує 20 то перед транзистором багато фахівців радять встановлювати двійкову шину. Таким чином, негативний опір в ланцюзі можна значно знизити. Переходи емітера в пристрої існує можливість регулювати через зміни показника індуктивності. Якщо розглядати звичайні перетворювачі, то там для цих цілей додатково встановлюються регулятори. Для того щоб зрозуміти, як перевірити IGBT-транзистор IRG4BC10K, необхідно ознайомитися з пристроєм мультиметра.

Параметри транзистора серії IRG4BC8K

Серія IRG4BC8K – це нові IGBT-транзистори. Принцип їх роботи заснований на зміні проходу. При цьому параметр граничної частоти приладу буде залежати від швидкості процесу перетворення. База у зазначеній моделі товщину має 13 мм. У зв'язку з цим номінальна напруга на вході пристрій здатне витримувати на рівні 4 Ст. Додатково слід враховувати, що для підсилювачів представлена модель не годиться. Це пов'язано більшою мірою з малою швидкістю переходів. Однак перевагою цієї моделі можна назвати низький поріг опору. У зв'язку з цим у регуляторах потужності даний прилад здатний працювати досить успішно. Деякі фахівці його встановлюють у різні електроприводи.

Застосування моделей IRG4BC17K

Застосування IGBT-транзисторів IRG4BC17K дуже широко. Зазначена модель провідників має всього два. Товщина бази в даному випадку дорівнює 12 мм. Параметр граничної частоти пристрою в середньому не перевищує 5 Гц. За рахунок цього від'ємний опір системою витримується досить велика. Емітер в даному випадку володіє високою провідністю. Управління IGBT-транзистором здійснюється через зміну фази в ланцюзі. Використовується конкретно ця модель частіше всього у регуляторах потужності. Додатково багато фахівці встановлюють ці транзистори в якості провідників в пристрої безперебійного живлення.

Особливості моделі IRG4BC15K

Зазначений IGBT-транзистор відрізняється наявністю буферного шару в емітері. Пропускна здатність досягає 4 мк. Для регулювання переходів використовується підкладка. З променевими конденсаторами пристрої даного типу працювати не здатні. Додатково слід враховувати, що в перетворювачі ці моделі встановлюються досить рідко. Це пов'язано більшою мірою з тим, що точність стеження у пристроїв дуже низька. Однак деякі фахівці для вирішення цієї проблеми встановлюють на початку ланцюга двійкові шини. Для того щоб коректно працювали IGBT-транзистори, перевірка їх мультиметром повинна здійснюватися як можна частіше. З регуляторами IRG4BC15K використовуються досить часто. У цьому випадку особливу увагу слід приділяти параметру індукції, а також порогового напруги. Якщо воно на вході перевищує 40 В, то процес розмагнічування емітера буде відбуватися досить швидко. Використовуватися IRG4BC15K здатний при температурі понад 40 градусів. Робота IGBT-транзистори заснована на зміні граничної частоти. Регулювати її можна декількома способами. В підсилювачах це відбувається за рахунок швидкої зміни фази. Якщо розглядати пристрої безперебійного живлення, то там багато чого залежить від типу конденсаторів. При використанні аналогових модифікацій зміна параметра граничної частоти здійснюється за рахунок перемикання підкладки. Для того щоб зрозуміти, як перевірити IGBT-транзистор IRG4BC15K, необхідно ознайомитися з пристроєм мультиметра.

Область застосування транзистора IRG4BC3K

Дана модель, як правило, використовується в електроприводах різної потужності. Якщо розглядати промислові модифікації, то там вони відіграють роль провідників. Для збільшення показника чутливості пристрою багато фахівців радять використовувати двійкову шину в ланцюзі. Також слід враховувати, що конденсатори повинні установлюватися тільки закритого типу. Все це необхідно для того, щоб теплові втрати в ланцюзі були мінімальними. У результаті пропускна здатність емітера, який розташовується в транзисторі, буде максимальною. Пристрої безперебійного живлення IRG4BC3K встановлюються досить рідко. В першу чергу це обумовлено високим показником від'ємного опору в ланцюзі на рівні 5 Ом. Також ще однією проблемою в даній ситуації є повільний процес перетворення. Для того щоб зрозуміти, як перевірити IGBT-транзистор мультиметром, необхідно ознайомитися з інструкцією до приладу.

Установка транзистора в електропривод

Встановлюють потужні IGBT-транзистори на електропривод тільки біля двійковій шини. В даному випадку доцільніше підбирати модель з базою не більше 12 мм. Всі це необхідно для того, щоб пропускна здатність пристрою не перевищувала в кінцевому рахунку 3 мк. Додатково багато фахівці радять звертати увагу на параметр від'ємного опору в ланцюзі. В середньому він коливається в районі 9 Ом. Для того щоб переходи в пристрої відбувалися коректно, зазначений параметр не повинен перевищувати 11 Ом. Променеві конденсатори в електроприводах краще не використовувати. У цьому плані більш розумним буде встановити аналоги закритого типу. За рахунок цього можна значно знизити теплові втрати. Найбільш поширеними проблемами в даній ситуації можна вважати перегорання колектора в транзисторі. Відбувається це, як правило, з-за різкого підвищення порогового напруги. Додатково проблема може полягати в неправильному підключенні до ланцюга транзистора. Вихідний його провідник повинен в обов'язковому порядку з'єднуватися з анодом. При цьому швидкість відгуку повинна складати як мінімум 5 мс. Обробка контурів, у свою чергу, може бути різною. У даній ситуації багато залежить від ширини смуги пропускання пристрою.

Транзистор в блоці живлення на 5 В

Транзистор в блоці живлення на 5 В може встановлюватися без двійковій шини. При цьому гранична напруга на вході можна регулювати. Для того щоб підвищити поріг чутливості пристрою, багато в ланцюзі додатково використовують променеві конденсатори. Однак у такій ситуації може підвищитися порогове вихідна напруга. Принцип роботи транзистора в блоці живлення полягає в перетворенні струму. При цьому параметр граничної частоти також змінюється. Відбувається це через зміну переходів в колекторі.

Транзистори у блоків на 10

Для того щоб блок живлення успішно функціонував, транзистор для нього слід підбирати з базою не менше 11 мм. При цьому переходи повинні здійснюватися зі швидкістю відгуку 6 мс. При таких параметрах можна сподіватися на хорошу провідність струму. Додатково слід враховувати граничну навантаження на пристрій. В середньому цей показник коливається в районі 3 А. За рахунок різкого підвищення від'ємного опору в ланцюзі силові транзистори IGBT можуть перегоріти. Щоб запобігти такі ситуації, важливо використовувати двійкову шину. Додатково слід звертати увагу на розташування конденсаторів на мікросхемі. Деякі фахівці в даному питанні радять дивитися на параметр смуги пропускання. Якщо конденсатори в блоці харчування знаходяться попарно, то теплові втрати при цьому буду мінімальними. Зворотній зв'язок в даному випадку відбувається досить швидко, якщо транзистор відповідає всім вимогам блоку.

Пристрої в блоці на 15

Транзистори для блоку такої потужності підходять тільки з базами не менше 15 мм. При цьому затвори на них повинні бути встановлені кремнієвого типу. Конденсатори для блоків можна використовувати різні. У кінцевому рахунку важливо стежити за параметром порогового напруги. Ще важливо брати до уваги характеристики конденсаторів. Якщо знос їх провідників здійснюється досить швидко, то навантаження на транзистор виявляється велика.

Транзистори в регуляторах освітлення

Транзистори для регуляторів є необхідними. В першу чергу вони відіграють роль провідників. Додатково вони беруть участь у процесі перетворення струму. В даному випадку зміна полярності струму відбувається через емітерний перехідники. Також слід враховувати, що рівень негативного опору тісно пов'язаний з чутливістю пристрою. Для того щоб мінімізувати теплові втрати транзистора, в регуляторі необхідно використовувати двійкову шину. Також багато фахівців у цій галузі радять новачкам застосовувати конденсатори в ланцюзі тільки закритого типу.

Транзистори для інверторів сонячних батарей

Транзистори для інверторів сонячних батарей необхідно підбирати виходячи з показника диференціального опору. В середньому цей параметр коливається в районі 5 Ом. Додатково фахівці радять звертати увагу на базу пристрою. Їли її товщина перевищує 13 мм, то в інверторі можуть відбуватися досить різкі спади температури. Пов'язано це з повільним відгуком сигналу. Додатково важливо пам'ятати про чутливості пристрою. Для підвищення цього параметра багато встановлюють поруч з транзисторами ще двійкові шини. За рахунок цього також в ланцюзі підвищується параметр граничного напруги до 3 Ст. Проте в даному випадку багато залежить від типу інвертора. Ще важливо враховувати амплітуду модуляції, яка впливає на роботу транзистора.

Моделі пристрої безперебійного живлення

Більшість транзисторів для установки в пристрої безперебійного живлення годяться. При цьому необхідно звертати увагу тільки на товщину бази. В даному випадку вона не повинна перевищувати 14 мм. Ще деякі фахівці радять оглядати транзистор на наявність додаткового провідника. На сьогоднішній день багато виробників випускають саме такі модифікації. Пов'язано це з тим, що смуга пропускання у них значно підвищується. Однак до недоліків слід віднести низьку швидкість відгуку сигналу. Також важливо враховувати, що у них останнім часом спостерігаються певні проблеми, пов'язані з встановленням двійковій шини поруч.

Транзистор IRG4BC10K для регулятора потужності

Для регулятора потужності дані транзистори підходять ідеально. Принцип роботи зазначеної моделі полягає в зміні граничної частоти в пристрої. Здійснюється це через зміну переходу. При цьому важливо враховувати, що товщина бази в даному випадку становить рівно 1.2 мм. Крім іншого треба відзначити високу пропускну здатність транзистора на рівні 23 мк. Все це було досягнуто за рахунок збільшення потужності колектора. Встановлювати даний елемент у регуляторі доцільніше біля модулятора. Також потрібно заздалегідь розрахувати рівень негативного опору. Все це необхідно для того, щоб мінімізувати ризик різкого підвищення температури всередині системи. В кінцевому рахунку це призведе до прогорання колектора в транзисторі. Також багато фахівців у цій ситуації вважають не зайвим буде подбати про зачистці провідників. Все це необхідно для того, щоб збільшити швидкість віддачі сигналу. При цьому чутливість приладу також підвищиться.

Транзистор IRG4BC13K для регулятора потужності

IGBT-транзистор даного типу оснащений спеціальним кремнієвим затвором. Пропускна здатність емітера в даному випадку становить понад 4 мк. Для того щоб підвищити чутливість колектора, багато фахівців радять застосовувати двійкові шини. Встановлюються вони в регуляторі відразу за транзистором. Також важливо враховувати параметр вихідний потужності пристрою. Якщо він перевищує 40 В, то двійкову шину в такій ситуації краще не використовувати. В іншому випадку теплові втрати будуть досить значні. Ще одна проблема з транзисторами даної серії полягає в швидкому перегріві колектора. Відбувається це при зміні фази. Пов'язаний цей процес, як правило, з пониженням індукції. Для того щоб виправити цю ситуацію, важливо поміняти в регуляторі конденсатори. Деякі фахівці замість закритих елементів встановлюють польові аналоги.

Модель IRG4BC19K для регулятора потужності

Даний IGBT-транзистор на сьогоднішній день у регуляторах потужності зустрічається досить часто. Обумовлений цей факт в першу чергу його великою пропускною здатністю. Також слід зазначити, що затвор у ньому стандартно використовується кремнієвий. Параметр від'ємного опору при використанні даного транзистора не повинен перевищувати 5 Ом. В іншому випадку користувач зіткнеться з перегрівом колектора. Також паралельно може постраждати база пристрою. Виправити такі ушкодження транзисторі потім буде неможливо. Для того щоб мінімізувати ризики в регуляторі, краще встановлювати конденсатори закритого типу. За рахунок своєї підвищеної чутливості вони здатні значно прискорити процес передачі сигналу. При цьому ширина пропускання струму залежить від модулятора, який використовується в регуляторі потужності.