Основные полупроводниковые элементы силовой электроники сейчас – полевые транзисторы (MOSFET), биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). В левом случае разность напряжений VIN, которая представляет собой разность потенциалов входа (затвора) с землей/VSS, контролирует выходной ток, текущий от коллектора к эмиттеру. Разница напряжений между VCC и GND практически одинакова на нагрузке.

• Шероховатость поверхностей должна быть не более 10 мкм, отклонение от параллельности –меньше 20 мкм на расстоянии до 10 см.
• Микросхемы вырабатывают управляющие импульсы, обеспечивают коммутацию ключей в нужном частотном диапазоне, согласовывают работу полупроводниковых устройств с блоком управления.
• Перед нанесением пасты контактные поверхности охладителя и подложки обезжиривают безворсовой тканью, смоченной в растворителе.
• БТИЗ широко применяются в инверторных источниках сварочного тока, в управлении мощным электроприводом, в том числе электрическом транспорте (после распространения асинхронных тяговых электродвигателей вместо ТЭД постоянного тока).
• Для уменьшения помех необходимо подключать драйвер к модулю витой парой или устанавливать плату на контакты управления модулем.
• Но «управляемый напряжением» не означает, что при переключении БТИЗ в цепи затвора отсутствует ток.
• При превышении расчетного значения допустимой величины, необходим выбор модуля с большим номинальным током.
• На следующем рисунке показано использование IGBT транзистора для переключения в схеме.
• Это произошло почти одновременно в лабораториях фирм General Electric (Скенектади, штат Нью-Йорк) и RCA (Принстон, штат Нью-Джерси).
• Полевые МОП-транзисторы легко управляются, что свойственно транзисторам с изолированным затвором, и имеют встроенный диод утечки для ограничения случайных бросков тока.

Модуль IGBT

• Для борьбы с токами короткого замыкания в цепь «затвор – эмиттер» включают защиту.
• RL — это резистивная нагрузка, подключенная между эмиттером IGBT и землей.
• Основное применение БТИЗ — это инверторы, импульсные регуляторы тока, частотно-регулируемые приводы.
• Разница в параметрах приводит к несимметричному току на транзисторах.
• В проводящем или включенном режиме ток течет от коллектора к эмиттеру.
• Затвор БТИЗ (как и МОП-транзистора) для управляющей схемы эквивалентно является конденсатором с ёмкостью, достигающей единиц нанофарад (для мощных приборов), что определяет импульсный характер тока затвора.
• Для коммутации больших токов, превышающих допустимое значение для одного транзистора, можно подключать модули параллельно.
• Первый промышленный образец БТИЗ был запатентован International Rectifier в 1983 году.
• Драйвер затвора должен быть способным быстро перезаряжать эту ёмкость, чтобы обеспечить быстрое переключение транзистора.

Коэффициент усиления IGBT — это отношение изменения выходного тока к изменению напряжения на входном затворе . Поскольку IGBT представляет собой комбинацию MOSFET и обычного биполярного транзистора транзистора , он имеет преимущества как транзисторов, так и MOSFET. По сути, IGBT — это полупроводник, управляемый напряжением , который обеспечивает большие токи коллектор-эмиттер при почти нулевом токе затвора. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) или биполярный силовой транзистор с изолированным затвором – элемент из двух транзисторов в общей полупроводниковой структуре, устроенный по каскадной схеме. Биполярный транзистор образует силовой канал, полевой – канал управления.

• Используется, в основном, как мощный электронный ключ в импульсных источниках питания, инверторах, в системах управления электрическими приводами.
• Полупроводниковые устройства могут применяться при напряжении 10 кВ и коммутации токов до 1200 А.
• БТИЗ применяют при работе с высокими напряжениями (более 1000 В), высокой температурой (более 100 °C) и высокой выходной мощностью (более 5 кВт).
• На их базе строятся практически все бестрансформаторные преобразователи тока и напряжения, инверторы, частотные преобразователи.
• IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) или биполярный силовой транзистор с изолированным затвором – элемент из двух транзисторов в общей полупроводниковой структуре, устроенный по каскадной схеме.
• Между электродами и переходами полевой и биполярной элементной ячейки образуются паразитные емкости.
• IGBT и MOSFET требуют 12—15 В для полного включения и не нуждаются в отрицательном напряжении для выключения, как запираемый тиристор.
• Для затяжки применяют электронные инструменты с небольшой частотой вращения и функцией контроля усилий.
• Второе (появилось в 1990-е годы) и третье (современное) поколения IGBT в целом избавлено от этих недостатков.
• Они определяются по графику и зависят от частоты коммутаций, температуры, напряжения на коллекторе, тока в момент переключения.
• Динамические потери возникают при открывании и запирании транзистора.

Выпускаются как отдельные приборы БТИЗ, так и силовые сборки (модули) на их основе, например, для управления цепями трёхфазного тока. Для эффективного охлаждения полупроводниковых модулей необходимо подготовить поверхность радиатора и обеспечить плотное прилегание подложки прибора к охладителю. Шероховатость поверхностей должна быть не более 10 мкм, отклонение от параллельности –меньше 20 мкм на расстоянии до 10 см. Для борьбы с токами короткого замыкания в цепь «затвор – эмиттер» включают защиту. Для ограничения перенапряжений при переключении транзисторов используют RC- и RCD-фильтры, включаемые в силовую цепь.

When you have almost any queries concerning wherever and also tips on how to work with https://ebvnews.ru/ebv/igbt/, you’ll be able to e mail us on our page. БТИЗ применяют при работе с высокими напряжениями (более 1000 В), высокой температурой (более 100 °C) и высокой выходной мощностью (более 5 кВт). Полупроводниковые устройства могут применяться при напряжении 10 кВ и коммутации токов до 1200 А. На базе IGBT производят частотные преобразователи для электроприводов, бестрансформаторные конверторы и инверторы, сварочное оборудование, регуляторы тока для мощных приводов. Внутреннее сопротивление драйвера управления должно выбираться в пределах диапазона конкретного модуля с учетом динамических потерь.

Это существенно увеличивает стоимость преобразователей и усложняет их производство. На следующем рисунке показана передаточная характеристика IGBT транзистора. IGBT перейдет в состояние «ON» после того, как Vge превысит пороговое значение, зависящее от спецификации IGBT. Используется, в основном, как мощный электронный ключ в импульсных источниках питания, инверторах, в системах управления электрическими приводами. Выпускаются как отдельные приборы IGBT, так и силовые сборки (модули) на их основе.

На изображении выше показано использование IGBT транзистора для переключения. RL — это резистивная нагрузка, подключенная между эмиттером IGBT и землей. Нагрузка подключается через коллектор, а резистор токовой защиты подключается к эмиттеру. В схемах преобразователей используют двухоперационные тиристоры с управляющими электродами (GTO и IGCT), силовые биполярные (БП) и полевые транзисторы (MOSFET), биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). В случае биполярного транзистора нам необходимо подавать постоянный ток через его базу.

Объединение полупроводниковых элементов реализовано структурой элементных ячеек в одном кристалле. Биполярные транзисторы с изолированным затвором находят очень широкое применение в современной электронике. В проводящем или включенном режиме ток течет от коллектора к эмиттеру. Разница между напряжением затвор-эмиттер называется Vge, а разница напряжений между коллектором и эмиттером называется Vce .

• Напряжение цепи «коллектор-эмиттер» для снижения динамических потерь и обеспечения стабильной работы транзистора при отпирании ключа должно составлять +15±10% В, при запирании -7…-15 В.
• Применение электронных ключей позволяет упростить схему преобразователей, значительно уменьшить габариты устройств, улучшить технические характеристики.
• Разница напряжений между VCC и GND практически одинакова на нагрузке.
• Биполярные транзисторы с изолированным затвором находят очень широкое применение в современной электронике.
• На следующем рисунке показана передаточная характеристика IGBT транзистора.
• Напряжение затвора МОП-транзистора изменило проводимость выходного тока.
• По сути, IGBT — это полупроводник, управляемый напряжением , который обеспечивает большие токи коллектор-эмиттер при почти нулевом токе затвора.
• При нанесении теплопроводящего материала избегают его попадания на радиатор и в гнезда для резьбовых соединений.
• На изображении выше показано использование IGBT транзистора для переключения.

Характеристики материала должны сохраняться при любой температуре эксплуатации на протяжении всего срока службы. Перед нанесением пасты контактные поверхности охладителя и подложки обезжиривают безворсовой тканью, смоченной в растворителе. При нанесении теплопроводящего материала избегают его попадания на радиатор и в гнезда для резьбовых соединений. Для уменьшения помех необходимо подключать драйвер к модулю витой парой или устанавливать плату на контакты управления модулем.

igbt модуль

Основное применение БТИЗ — это инверторы, импульсные регуляторы тока, частотно-регулируемые приводы. При монтаже запрещается изгибать силовые и управляющие контакты, подвергать корпус прибора ударам, прикладывать избыточные усилия затяжки. Для установки модуля нужно обязательно применять термопасту без твердых включений.

Современные IGBT транзисторы могут работать на частотах до 75кГц при рабочем напряжении 1200В и токе до 78А. В PNP-транзисторе коллектор и эмиттер представляют собой путь проводимости, и когда IGBT включен через него проходит ток. Это предотвратит увеличение напряжения при резком скачке тока и выход полупроводникового устройства из режима насыщения. Для снижения выравнивающих токов в цепи эмиттера ставят резистор номиналом до 0,1 от эквивалентного сопротивления транзистора. В схемы с биполярными транзисторами приходится включать дополнительные цепи, обеспечивающие управление и защиту полупроводниковых элементов.

Из-за больших токов большой ток биполярного транзистора контролируется напряжением затвора MOSFET. Динамические потери возникают при открывании и запирании транзистора. Они определяются по графику и зависят от частоты коммутаций, температуры, напряжения на коллекторе, тока в момент переключения. Как мы видим, его обозначение включает в себя часть коллектор-эмиттер транзистора и часть затвора МОП-транзистора. Первый промышленный образец БТИЗ был запатентован International Rectifier в 1983 году.

Затвор БТИЗ (как и МОП-транзистора) для управляющей схемы эквивалентно является конденсатором с ёмкостью, достигающей единиц нанофарад (для мощных приборов), что определяет импульсный характер тока затвора. Драйвер затвора должен быть способным быстро перезаряжать эту ёмкость, чтобы обеспечить быстрое переключение транзистора. В этом случае выбирают транзисторы IGBT с одинаковым пороговым напряжением во включенном состоянии. Разница в параметрах приводит к несимметричному току на транзисторах.

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)

При параллельном включении также учитывают увеличившуюся входную емкость, драйвер управления должен обеспечить заданную скорость коммутации. Как и биполярные транзисторы, IGBT способны накапливать заряд, который является причиной остаточного тока и нагрева прибора при запирании. Между электродами и переходами полевой и биполярной элементной ячейки образуются паразитные емкости.

В области стока нанесен еще один дополнительный p+-слой, который образует биполярный транзистор. На следующем рисунке показано использование IGBT транзистора для переключения в схеме. Кроме того, IGBT обеспечивает более низкое сопротивление в открытом состоянии по сравнению с биполярным транзистором, и благодаря этому свойству IGBT является термоэффективным в приложениях, связанных с высокой мощностью.

Применение биполярных транзисторов существенно ограничивает невысокий коэффициент передачи тока, значительный температурный разброс этого параметра, управление знакопеременным напряжением, невысокая плотность тока силовой цепи. Первые силовые электронные устройства были выполнены на базе тиристоров и биполярных транзисторов. Первые при всех своих достоинствах не могут обеспечить необходимое быстродействие, управляемые тиристоры используют в среднечастотной области.

Приведем сравнительную таблицу, которая даст нам четкое представление о разнице между IGBT, силовым биполярным транзистором и силовым MOSFET. Для затяжки применяют электронные инструменты с небольшой частотой вращения и функцией контроля усилий. Применять пневматику нельзя, такой инструмент недостаточно точен и может создать избыточное усилие затяжки, которое приводит к напряжениям на корпусе прибора и трещинам полупроводникового кристалла. Потери в цепи управления полупроводниковым элементом ничтожно малы и при практических расчетах его величиной можно пренебречь. В правой схеме ток, протекающий через нагрузку, зависит от напряжения, деленного на значение RS . БТИЗ широко применяются в инверторных источниках сварочного тока, в управлении мощным электроприводом, в том числе электрическом транспорте (после распространения асинхронных тяговых электродвигателей вместо ТЭД постоянного тока).