Съвременни изолирани биполярни транзистори на портата (Igbts) обикновено се разгръща като биполярно устройство, контролирано от напрежение Въвеждането на IGBT позволи на инженерите по електроника да извлекат предимствата както на транзистора на полето на Power MOS (MOSFET), така и на биполярния транзистор с малък сигнал (BJT) като едно парче хардуер, което съчетава функционалността на Power MOSFET и BJT компонентите. Структурата съчетава простите характеристики на задвижването на портата на MOSFET с високата точност и способността на напрежението с ниска наситеност на биполярни транзистори.
Терминът "изолирана порта" описва високия вход импеданс на входа на MOSFET, тъй като използва напрежението на терминала на портата си, а не външно захранване. Терминът "биполярен" описва изходния регион на BJT, където токът тече чрез два носители на заряд: електрони и дупки. Поради това той е в състояние да управлява огромни токове и напрежения само с малко напрежение на сигнала. IGBT е устройство, контролирано от напрежението поради хибридната си конструкция.
Стойността на IGBTs в електрониката на захранването
Електрониката на мощността намира широко използване за IGBT, особено в серво модулация на импулсната ширина (PWM) и трифазни дискове, които изискват прецизен контрол върху широк диапазон от скорости с минимален фонов шум. Тези устройства могат да бъдат използвани и в силови вериги, които се нуждаят от често превключване, като непрекъснато захранване (UPS) и системи за захранване с превключване на режим (SMPS).IGBTПовишава ефективността и намалява шума, което го прави по -динамичен изпълнител в инверторните вериги в автомобили и камиони, както и в индустриални двигатели и домакински уреди като климатици и хладилници.
Освен това, IGBTs се използват и в възобновяеми енергийни системи като слънчеви и вятърни енергийни инвертори, където те помагат за ефективно превръщането на DC Power в променлив ток за използване в домовете и бизнеса. Те могат да се справят с нивата на високо напрежение и ток, което ги прави идеални за тези приложения. Технологията работи също толкова добре в резонансни режисьорски схеми и индукционни готварски печки. Наличните в търговската мрежа IGBT имат ниски загуби на превключване и проводимост.
Общи употреби на IGBTS
Нека вземем пример за индуцираща отоплителна верига. Превключването на нулево напрежение или превключването с нулев ток се използва при индукционно отопление, за да се сведе до минимум загубата на превключване. IGBT често се предпочитат като превключвател тук поради високо резонансно напрежение или ток. По -специално, индукционните микровълнови фурни, индукционните печки за ориз и други индукционни уреди за готвене са възможни поради използването на IGBT. По същия начин, в UPS системите IGBT се предлагат както в среден, така и в голям капацитет (няколко KVA или по -голям капацитет), които допринасят както за спестяване на пространство, така и за висока ефективност.
Друг пример е конвертор на източник на напрежение (VSC). IGBT имат високо напрежение и ток, което позволява ниво на управление и гъвкавост, които не се постигат с тиристорите. Използването им поддържа внедряването на мултитерминални постоянни линии и трудността за филтриране на текущите хармоници от страна на променлив ток на конвертора се намалява чрез прилагането на PWM и многослойни техники за конвертор. Тъй като високото напрежение DC (HVDC), използваща VSC, става все по -широко разпространено при по -високи напрежения и токове, благодарение на безмилостния напредък на IGBT, DC линиите се очертават като по -привлекателна алтернатива за по -къси линии, тъй като позволяват по -голям контрол на маршрутите на потока върху решетката.
Предимства на IGBTs над BJT и MOSFET
Модулацията на проводимостта води до изключително малък спад на напрежението на държавата и висока плътност на тока на държавата. Това позволява намаляване на размера и цената на чипа.
Оформлението на вход MOS порта осигурява ниска способност за мощност на задвижване и проста задвижваща верига. При приложения с висок ток и напрежение, това позволява по-просто регулиране от устройствата, контролирани от тока.
Голяма безопасна работна площ. В сравнение с биполярния транзистор, той е много по -добър за провеждане на ток и се оказва превъзходен както в възможностите за блокиране напред, така и в обратното блокиране.
Заключение
IGBT са биполярни устройства с контролирани от напрежението с MOS-подобни входни характеристики и биполярни изходни характеристики, използвани в силови електронични вериги, като инвертори, UPS, VSCs и индуктивни отоплителни вериги. Наличните в търговската мрежа IGBT имат ниски загуби на превключване и проводимост и предлагат много предимства пред BJT и MOSFET, като малък спад на напрежението на държавата, висока плътност на тока на състоянието, ниска мощност на задвижване, по-проста регулация, голяма безопасна работна зона и превъзходни възможности за блокиране напред и обратното блокиране. Освен това, IGBT имат скорост на бързо превключване и са в състояние да се справят с високи нива на мощност, което ги прави идеални за използване в мощни приложения за електроника, като HVDC предавателни системи.