IGBT транзистор работа и устройство

IGBT транзистор
Огромное распространение в силовой электронике, рентгеновской технике, сварочных инверторах получили IGBT транзисторы. На русский язык он переводиться как биполярный транзистор с изолированным затвором или БТИЗ. Их используют в роли очень мощного ключа, ведь IGBT представляет собой сочетание полевого и биполярного транзистор и унаследовал положительные свойства и тех и других
Паяльник с керамическим жалом с регулятором температуры и мощности

IGBT транзистор работа и обозначение на схемах

Принцип работы IGBT транзистора кроется в том, что полевой транзистор осуществляет управление мощным биполярным. Поэтому переключение мощной нагрузки может происходить при низкой управляющей мощности, так как управляющий сигнал приходит на затвор полевого транзистора.

Внутренняя структура такого прибора – это каскадное подсоединение двух электронных входных ключей, управляющих оконечным плюсом. На рисунке ниже показана упрощенная схема БТИЗ транзистора

Упрощённая эквивалентная схема IGBT

Алгоритм работы их может быть представлен двумя действиями: как только поступает положительное напряжение, между затвором и истоком открывается полевой тр-тор, и образуется n - канал между стоком и истоком . При этом начинается движение зарядов из n области в p, что приводит к открытию биполярной части, в результате через эмиттера - коллектор течет ток.

Поскольку этот транз-тор обладает комбинированную структуру из полевого и биполярного, то и его выводы называются затвор - З ( G-управляющий электрод), эмиттер (Э)(E) и коллектор (К)(C).

Условное обозначение  IGBT
Особенности и сферы применения
Управляется напряжением (полем как и любой униполярный транзистор);
Обладают низкими потерями в открытом состоянии;
Способны работать при температурах выше 1000C; Могут работать с напряжением выше 1000 Вольт и мощностями более 5 киловатт.

Упомянутые выше свойства позволяют использовать IGBT в инверторах, частотно-регулируемых приводах, в импульсных регуляторах тока. Их стали активно применять в устройствах сварочного тока, в управлении мощными электроприводами, на жд транспорте в электролокомотивах и современных трамваях и троллейбусах, в том числе и российского производства, в медицинской технике например в рентгеновских питающих устройствах флюорографа ФМЦ. Используя БТИЗ в схемах значительно увеличивается КПД и обеспечивается высокая плавность хода.

Стоит сказать, что силовые модули IGBT и MOSFET часто являются взаимозаменяемыми, но для высокочастотных низковольтных каскадов обычно применяют транзисторы MOSFET, а в мощных высоковольтных – IGBT.

IGBT транзисторы прекрасно работают при частотах до 20-50 килогерц, но при более высоких значениях у них увеличиваются потери. Лучше всего возможности IGBT транзисторов видны при рабочем напряжении от 300-400 вольт и выше. Поэтому БТИЗ чаще всего встречаются в высоковольтных и мощных электроустройствах.