Skoraj vsak sodoben človek je vsaj slišal, da se tranzistorji pogosto uporabljajo v različnih elektronskih in električnih napravah. Strokovnjaki za elektroniko vedo, da tranzistorje delimo na bipolarne in poljske. Glavna razlika med obema je, da bipolarne tranzistorje poganja tok, ki se na njihovo osnovo napaja, poljske pa z napetostjo, katere potencial se nanese na njihova vrata elementi.
Obstaja tudi druga vrsta tranzistorja, ki je bila razvita v poznih 70-ih. prejšnjem stoletju in se imenuje IGBT. Ta polprevodniška naprava združuje osnovne značilnosti bipolarnega tranzistorja in tranzistorja s poljskim učinkom: po strukturi je podobna bipolarni napravi, vendar je nadzorovana z napetostjo. Ta zanimiva lastnost je dosežena z dejstvom, da so vrata kot krmilna elektroda izolirana.
Struktura IGBT
Z vidika svoje notranje strukture je IGBT izdelan kot sestavljena struktura in je kombinacija tranzistorja s poljskim učinkom in bipolarnega tranzistorja. Bipolarni del strukture prevzame močnostne funkcije, medtem ko terenski element izvaja krmilne funkcije. Imena dveh elektrod so izposojena iz bipolarnega elementa: kolektor in oddajnik, na polju pa se krmilna elektroda imenuje vrata.
Oba glavna bloka strukture tvorita eno samo celoto in sta medsebojno povezana, kot je prikazano na sliki 1. Iz tega izhaja, da lahko IGBT tranzistor štejemo za razvoj znanega Darlingtonovega vezja, ki se izvaja iz dveh bipolarnih tranzistorjev.
Prednosti
Shema interakcije njegovih glavnih blokov, ki se uporabljajo v elementih IGBT, omogoča odpravo enega od glavne pomanjkljivosti močnega bipolarnega tranzistorja: sorazmerno majhen dobiček v trenutno. Tako se pri izdelavi ključnih elementov bistveno zmanjša potrebna moč krmilnih vezij.
Uporaba bipolarne strukture v IGBT tranzistorju kot sila odpravi učinek nasičenja, kar opazno poveča njegovo odzivno hitrost. Hkrati se poveča največja obratovalna napetost in zmanjša izguba moči v stanju delovanja. Najbolj napredni elementi te vrste preklapljajo tokove na stotine amperov, delovna napetost pa doseže nekaj tisoč voltov pri delovnih frekvencah do nekaj deset kHz.
Zasnova in obseg IGBT tranzistorja
Kot kaže slika 2, ima IGBT tranzistor tradicionalno zasnovo, podpira neposredna namestitev na radiator in tudi ne zahteva sprememb v zasnovi in tehnologiji namestitve močnostnih vezij elektronika.
Samoumevno je, da je IGBT mogoče vključiti v module. Primer enega od njih je prikazan na sliki 3.
Osrednja področja aplikacij IGBT so:
- viri impulznega napajanja z enosmernim tokom;
- nadzorni sistemi za električni pogon;
- viri varilnega toka.
Skupaj s konvencionalnimi in neprekinjenimi napajalniki različne opreme so IGBT tranzistorji privlačni za električni transport, ker omogočajo visoko natančen nadzor vlečnega napora in odpravijo sunke, značilne za mehansko krmiljene sisteme, kadar premikanje.