Kas yra IGBT: darbo, perjungimo charakteristikos, SOA, vartų varža, formulės

Kas yra IGBT: darbo, perjungimo charakteristikos, SOA, vartų varža, formulės

IGBT reiškia Izoliuoti vartai-bipoliniai-tranzistoriai , galios puslaidininkis, į kurį įeina MOSFET savybės didelio greičio, nuo įtampos priklausančių vartų perjungimo ir minimalių įjungimo varžos (mažos prisotinimo įtampos) savybių a BJT .



1 paveiksle pavaizduota IGBT ekvivalentinė grandinė, kur bipolinis tranzistorius dirba su MOS vartų architektu, o panaši IGBT grandinė iš tikrųjų yra MOS tranzistoriaus ir bipolinio tranzistoriaus mišinys.

IGBT, žadantys greitą perjungimo greitį kartu su minimaliomis prisotinimo įtampos charakteristikomis, naudojami plačiame diapazone, pradedant komerciniais tikslais, pavyzdžiui, saulės energijos panaudojimo įrenginiuose ir nepertraukiamo maitinimo šaltiniuose (UPS), baigiant vartotojų elektroniniais laukais, pvz., Temperatūros valdymu. indukcinių šildytuvų viryklės , oro kondicionavimo įranga PFC, keitikliai ir skaitmeninių fotoaparatų stroboskopai.



2 paveiksle pateiktas IGBT, bipolinio tranzistoriaus ir MOSFET vidinių išdėstymų ir atributų įvertinimas. Pagrindinė IGBT sistema yra tokia pati kaip ir MOSFET, turinti p + sluoksnį, įdėtą į kanalizacijos (kolektoriaus) sekciją, ir papildomą pn sandūrą.

Dėl to, kai mažumų laikikliai (skylės) yra linkę įterpti per p + sluoksnį į n-sluoksnį su laidumo moduliacija, n-sluoksnio varža smarkiai sumažėja.



Taigi IGBT numato sumažintą prisotinimo įtampa (mažesnis ON pasipriešinimas), palyginti su MOSFET, kai susidoroja su didžiule srove, tokiu būdu užtikrinant minimalius laidumo nuostolius.

Atsižvelgiant į tai, atsižvelgiant į tai, kad skylių išėjimo srauto trajektorijai mažumų nešiklių kaupimasis išjungimo laikotarpiais yra draudžiamas dėl ypatingos IGBT konstrukcijos.

Dėl šios situacijos atsiranda reiškinys, žinomas kaip uodegos srovė , kur išjungimas sulėtėjęs. Kai uodegos srovė vystosi, perjungimo laikotarpis vėluoja ir vėluoja daugiau nei MOSFET, todėl IGBT išjungimo laikotarpiais padidėja perjungimo laiko nuostoliai.

Absoliučiai maksimalus įvertinimas

Absoliučios maksimalios specifikacijos yra vertės, paskirtos garantuoti saugų ir patikimą IGBT taikymą.

Net trumpai peržengus šias nurodytas absoliučias didžiausias vertes, prietaisas gali būti sunaikintas arba sugedęs, todėl įsitikinkite, kad dirbate su IGBT, neviršydami didžiausių leistinų normų, kaip siūloma toliau.

Programos įžvalgos

Net jei rekomenduojami taikymo parametrai, pvz., Darbinė temperatūra / srovė / įtampa ir kt., Išlaikomi neviršijant absoliučių didžiausių normų, tuo atveju, kai IGBT dažnai patiria per didelę apkrovą (ekstremali temperatūra, didelė srovė / įtampos tiekimas, ekstremalios temperatūros svyravimai ir kt.), gali smarkiai nukentėti prietaiso patvarumas.

Elektrinės charakteristikos

Šie duomenys mus informuoja apie įvairias terminijas ir parametrus, susijusius su IGBT, kurie paprastai naudojami išsamiai paaiškinant ir suprantant IGBT darbą.

Kolektoriaus srovė, Kolektoriaus išsisklaidymas : 3 paveiksle pavaizduota IGBT RBN40H125S1FPQ kolektoriaus sklaidos temperatūros bangos forma. Maksimalus toleruojamas kolektoriaus išsisklaidymas rodomas esant skirtingoms temperatūroms.

Žemiau parodyta formulė bus taikoma tais atvejais, kai aplinkos temperatūra TC = 25 laipsniai Celsijaus ar daugiau.

Pc = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c)

Esant sąlygoms, kai aplinkos temperatūra TC yra = 25 ℃ arba žemesnė, IGBT kolektoriaus sklaida taikoma pagal jų absoliučią maksimalią normą.

IGBT kolektoriaus srovės apskaičiavimo formulė yra:

Ic = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c) × VCE (sat)

Tačiau aukščiau pateikta formulė yra tiesiog nuo temperatūros priklausomas prietaiso apskaičiavimas.

IGBT kolektoriaus srovę lemia jų kolektoriaus / spinduolio prisotinimo įtampa VCE (sat), taip pat priklausomai nuo jų srovės ir temperatūros sąlygų.

Be to, IGBT kolektoriaus srovę (smailę) apibrėžia srovės kiekis, kurį jis gali valdyti, o tai savo ruožtu priklauso nuo jo montavimo būdo ir jo patikimumo.

Dėl šios priežasties vartotojams rekomenduojama niekada neviršyti didžiausios leistinos IGBT ribos, kai jie naudojami tam tikroje grandinės programoje.

Kita vertus, net jei kolektoriaus srovė gali būti mažesnė už didžiausią prietaiso reitingą, ją gali apriboti įrenginio sankryžos temperatūra arba saugaus veikimo sritis.

Todėl įgyvendindami IGBT įsitikinkite, kad atsižvelgėte į šiuos scenarijus. Tiek parametrai, tiek kolektoriaus srovė, tiek kolektoriaus išsisklaidymas paprastai nurodomi kaip maksimalūs prietaiso reitingai.

Saugi darbo zona

The

IGBT SOA susideda iš priekinio šališko SOA ir atvirkštinio šališko SOA, tačiau kadangi konkretus reikšmių diapazonas gali skirtis pagal įrenginio specifikacijas, vartotojams patariama patikrinti faktus, kurie yra lygiaverčiai duomenų lape.

„Forward Bias Safe Operating Area“

5 paveiksle pavaizduota IGBT RBN50H65T1FPQ priekinio šališkumo saugaus veikimo sritis (FBSOA).

SOA yra suskirstyta į 4 regionus, atsižvelgiant į konkrečius apribojimus, kaip nurodyta toliau:

  • Plotas, kurį riboja aukščiausio įvertinto kolektoriaus impulso srovės IC (pikas).
  • Teritorija, ribojama kolektoriaus išsisklaidymo regiono
  • Plotas, kurį riboja antrinis suskirstymas. Atminkite, kad dėl tokio pobūdžio gedimo IGBT saugi veikimo sritis susiaurėja, išskyrus atvejus, kai įrenginyje yra antrinė gedimo marža.
  • Plotas, kurį maksimalus kolektorius riboja pagal spinduolio įtampą VCES.

Atvirkštinio šališkumo saugaus naudojimo sritis

6 paveiksle pavaizduota IGBT RBN50H65T1FPQ atvirkštinio šališkumo saugaus veikimo sritis (RBSOA).

Ši specifinė charakteristika veikia pagal atvirkštinį bipolinio tranzistoriaus šališkumą SOA.

Kiekvieną kartą, kai per vartus ir IGBT spinduolį induktyvios apkrovos metu išjungimo laikotarpiu tiekiamas atvirkštinis šališkumas, be jokio šališkumo, pastebime, kad IGBT kolektoriui-spinduoliui tiekiama aukšta įtampa.

Tuo pačiu metu dėl likusios skylės nuolat juda didelė srovė.

Be to, šiame funkcionavime negalima naudoti priekinio šališkumo SOA, o atvirkštinio šališkumo SOA.

Atvirkštinis šališkumas SOA yra padalintas į 2 ribojamas zonas, kaip paaiškinta tolesniuose punktuose, galų gale ši sritis nustatoma patvirtinant realias IGBT veikiančias procedūras.

  1. Plotas, kurį riboja didžiausia kolektoriaus smailės srovė Ic (smailė).
  2. Plotas, kurį riboja maksimalus kolektoriaus-spinduolio įtampos sugedimo laipsnis VCES. Atkreipkite dėmesį, kad IGBT gali sugadinti, jei nurodyta VCEIC veikimo trajektorija nukryps nuo įrenginio SOA specifikacijų.

Taigi, projektuojant IGBT pagrįstą grandinę , turi būti užtikrinta, kad išsisklaidymas ir kiti veikimo klausimai atitiktų rekomenduojamas ribas, taip pat reikia pasirūpinti specifinėmis charakteristikomis ir grandinių gedimo konstantomis, svarbiomis gedimo tolerancijai.

Pavyzdžiui, atvirkštinis šališkumas SOA turi temperatūros charakteristiką, kuri krinta esant ekstremalioms temperatūroms, o VCE / IC veikimo vieta keičiasi pagal IGBT vartų varžą Rg ir vartų įtampą VGE.

Štai kodėl būtina nustatyti Rg ir VGE parametrus atsižvelgiant į veikiančią ekosistemą ir mažiausią vartų pasipriešinimo vertę išjungimo laikotarpiais.

Be to, „snubber“ grandinė gali būti naudinga valdant dv / dt VCE.

Statinės charakteristikos

7 paveiksle parodytos IGBT RBN40H125S1FPQ išvesties charakteristikos. Paveikslėlyje pavaizduota kolektoriaus-spinduolio įtampa, kolektoriaus srovė praeina atsitiktinių vartų įtampos sąlygomis.

Kolektoriaus-spinduolio įtampa, turinti įtakos dabartiniam tvarkymo efektyvumui ir nuostoliams įjungimo būsenos metu, kinta priklausomai nuo vartų įtampos ir kūno temperatūros.

Kuriant IGBT tvarkyklės grandinę, reikia atsižvelgti į visus šiuos parametrus.

Srovė didėja, kai VCE pasiekia reikšmes nuo 0,7 iki 0,8 V, nors taip yra dėl PN kolektoriaus ir spinduolio PN jungties priekinės įtampos.

8 paveiksle parodyta IGBt RBN40H125S1FPQ kolektoriaus-spinduolio prisotinimo įtampa ir vartų įtampos charakteristikos.

Iš esmės VCE (sat) pradeda kristi, kai vartų-spinduolių įtampa VGE auga, nors pokytis yra nominalus, o VGE = 15 V ar didesnis. Todėl, kai tik įmanoma, patariama dirbti su maždaug 15 V įtampos / spinduolio įtampa VGE.

9 paveiksle parodytos IGBT RBN40H125S1FPQ kolektoriaus srovės ir vartų įtampos charakteristikos.

IC / VGE charakteristikos yra pagrįstos temperatūros pokyčiais, tačiau žemų vartų įtampos sritis link susikirtimo taško paprastai yra neigiama temperatūros koeficientas, o aukštų vartų įtampos sritis reiškia teigiamus temperatūros koeficientus.

Atsižvelgiant į tai, kad IGBT galia eksploatuojant generuos šilumą, iš tikrųjų yra naudingiau atkreipti dėmesį į teigiamą temperatūros koeficiento sritį, ypač kai prietaisai valdomi lygiagrečiai .

The rekomenduojama vartų įtampos būklė naudojant VGE = 15V pasižymi teigiamomis temperatūros charakteristikomis.

10 ir 11 paveiksluose parodyta, kaip kolektoriaus-spinduolio prisotinimo įtampos veikimas kartu su vartų slenksčio įtampa
IGBT yra priklausomi nuo temperatūros.

Dėl to, kad kolektoriaus-spinduolio prisotinimo įtampa pasižymi teigiamomis temperatūros koeficiento charakteristikomis, srovei nėra lengva praeiti, o IGBT operacija išsklaido didelį temperatūros kiekį, kuris tampa atsakingas už efektyviosios srovės blokavimą lygiagrečios IGBT operacijos metu.

Priešingai, vartų-spinduolių slenksčio įtampos veikimas priklauso nuo neigiamų temperatūros charakteristikų.

Esant dideliam šilumos išsklaidymui, slenkstinė įtampa krinta žemyn, sukeldama didesnę prietaiso netinkamo veikimo galimybę atsirandančių dėl triukšmo generavimo.

Todėl atidus testavimas, sutelktas į aukščiau nurodytas charakteristikas, gali būti lemiamas.

Vartų talpos charakteristikos

Įkrovimo charakteristikos: 12 paveiksle parodytos stabdžių IGBT įtaiso vartų įkrovimo charakteristikos.

IGBT vartų charakteristikos iš esmės atitinka tuos pačius principus, taikomus galios MOSFET, ir pateikia kintamuosius, kurie lemia įrenginio pavaros srovę ir disko sklaidą.

13 paveiksle atskleidžiama charakteristika, suskirstyta į laikotarpius nuo 1 iki 3.
Toliau paaiškinamos su kiekvienu laikotarpiu susijusios darbo procedūros.

1 laikotarpis: vartų įtampa pakeliama iki ribinės įtampos, kai srovė tik pradeda tekėti.

Nuo VGE = 0V kylanti sekcija yra dalis, atsakinga už vartų-spinduolių talpos Cge įkrovimą.

2 periodas: Kol vyksta perėjimas iš aktyviosios srities į prisotinimo sritį, kolektoriaus-spinduolio įtampa pradeda keistis ir vartų-kolektoriaus talpa Cgc įkraunama.

Šiuo konkrečiu laikotarpiu pastebimai padidėja talpa dėl veidrodinio efekto, dėl kurio VGE tampa pastovi.

Kita vertus, kol IGBT yra visiškai ON būsenoje, kolektoriaus-spinduolio (VCE) įtampos pokytis ir veidrodinis efektas išnyksta.

3 laikotarpis: Šiuo konkrečiu laikotarpiu IGBT patenka į visiškai prisotintą būklę, o VCE nerodo jokių pokyčių. Dabar vartų-spinduolių įtampa VGE pradeda didėti laikui bėgant.

Kaip nustatyti vartų pavaros srovę

IGBT vartų pavaros srovė priklauso nuo vidinių vartų serijos varžos Rg, vairuotojo grandinės signalo šaltinio varžos Rs, rg elemento, kuris yra vidinė prietaiso varža, ir pavaros įtampos VGE (ON).

Vartų pavaros srovė apskaičiuojama pagal šią formulę.

IG (smailė) = VGE (įjungta) / Rg + Rs + rg

Turint omenyje tai, kas išdėstyta pirmiau, IGBT tvarkyklės išvesties grandinė turėtų būti sukurta užtikrinant srovės pavaros potencialą, lygų arba didesnį nei IG (pikas).

Paprastai didžiausia srovė būna mažesnė už vertę, nustatytą pagal formulę, dėl vėlavimo, susijusio su tvarkyklės grandine, taip pat dėl ​​vėlavimo dėl vartų srovės didėjimo DIG / dt.

Tai gali atsirasti dėl tokių aspektų kaip laidų induktyvumas nuo pavaros grandinės iki IGBT įrenginio vartų jungties taško.

Be to, kiekvieno įjungimo ir išjungimo perjungimo savybės gali labai priklausyti nuo Rg.

Tai galiausiai gali paveikti perjungimo laiką ir perjungimo deficitą. Labai svarbu pasirinkti tinkamą Rg atsižvelgiant į naudojamo prietaiso charakteristikas.

Važiavimo nuostolių skaičiavimas

Nuostolius, įvykusius IGBT tvarkyklės grandinėje, galima pavaizduoti pagal žemiau pateiktą formulę, jei visus nuostolius, susidariusius iš vairuotojo grandinės, sugeria aukščiau aptarti atsparumo veiksniai. ( f nurodo perjungimo dažnį).

P (pavaros praradimas) = ​​VGE (įjungtas) × Qg × f

Perjungimo charakteristikos

Atsižvelgiant į tai, kad IGBT yra perjungimo komponentas, jo įjungimas, išjungimo greitis yra vienas iš pagrindinių veiksnių, turinčių įtakos jo veikimo efektyvumui (nuostoliams).

16 paveiksle parodyta grandinė, kurią galima naudoti matuojant IGBT induktyvumo apkrovos perjungimą.

Kadangi diodų spaustukas yra užfiksuotas lygiagrečiai indukcinei apkrovai L, IGBT įjungimo vėlavimą (arba įjungimo nuostolius) paprastai kankina diodo atkūrimo laiko charakteristikos.

Perjungimo laikas

IGBT perjungimo laiką, kaip parodyta 17 paveiksle, galima suskirstyti į 4 matavimo periodus.

Atsižvelgiant į tai, kad laikas smarkiai keičiasi kiekvienu laikotarpiu, atsižvelgiant į Tj, IC, VCE, VGE ir Rg situacijas, šis laikotarpis vertinamas atsižvelgiant į šias išdėstytas sąlygas.

  • td (įjungta) (įjungimo delsos laikas) : Laiko taškas, nuo kurio vartų-spinduolių įtampa tęsiasi iki 10% priekinės įtampos iki lygio, kol kolektoriaus srovė padidės iki 10%.
  • tr (pakilimo laikas) : Laikas, nuo kurio kolektoriaus srovė padidėja nuo 10% iki 90%.
  • td (išjungta) (išjungimo uždelsimo laikas) : Laiko taškas, nuo kurio vartų spinduolio įtampa pasiekia 90% priekinės įtampos iki lygio, kol kolektoriaus srovė sumažės iki 90%.
  • tf (kritimo laikas) : Laikas, nuo kurio kolektoriaus srovė sumažėja nuo 90% iki 10%.
  • uodega (uodegos laikas) : IGBT išjungimo laikotarpį sudaro uodegos laikas (uodega). Tai galima apibrėžti kaip laiką, per kurį IGBT kolektoriaus pusėje likę nešikliai liko per rekombinaciją, nepaisant to, kad IGBT buvo išjungtas ir padidėjo kolektoriaus-spinduolio įtampa.

Įmontuotos diodų charakteristikos

Skirtingai nuo maitinimo MOSFET, IGBT nenaudoja parazitinio diodo .

Dėl to integruota IGBT su iš anksto įdiegtu greito atkūrimo diodo (FRD) lustu naudojama variklių ir identiškų programų induktyvumo krūvio valdymui.

Šių tipų įrangoje tiek IGBT, tiek iš anksto sumontuoto diodo darbinis efektyvumas daro didelę įtaką įrangos darbo efektyvumui ir triukšmo trikdžių generavimui.

Be to, atvirkštinis atkūrimas ir priekinės įtampos savybės yra esminiai parametrai, susiję su įmontuotu diodu.

Integruotos diodų grįžtamojo atkūrimo charakteristikos

Koncentruoti mažumos nešikliai išleidžiami perjungimo būsenos metu, kai tik priekinė srovė eina per diodą, kol pasiekiama atvirkštinio elemento būsena.

Laikas, reikalingas šiems mažumos vežėjams visiškai išlaisvinti, vadinamas atvirkštiniu atkūrimo laiku (trr).

Visą šį laiką veikianti veikimo srovė vadinama atvirkštine atkūrimo srove (Irr), o abiejų šių intervalų integralinė vertė yra žinoma kaip atvirkštinis atkūrimo mokestis (Qrr).

Qrr = 1/2 (Irr x trr)

Atsižvelgiant į tai, kad trr laikotarpis yra lygiaverčiai trumpas, jis patiria didžiulius nuostolius.

Be to, jis riboja dažnį perjungimo proceso metu. Apskritai greitas trr ir sumažintas Irr (mažas Qrris) laikomas optimaliu.

Šios savybės labai priklauso nuo IGBT priekinės poslinkio srovės IF, diF / dt ir jungties temperatūros Tj.

Kita vertus, jei trr pagreitėja, di / dt yra didesnis už atkūrimo laikotarpį, kaip atsitinka su atitinkama kolektoriaus-spinduolio įtampa dv / dt, o tai padidina polinkį triukšmui generuoti.

Toliau pateikiami pavyzdžiai, pateikiantys būdus, kuriais galima kovoti su triukšmo generavimu.

  1. Sumažinkite diF / dt (sutrumpinkite IGBT įjungimo laiką).
  2. Įrenginio kolektoriuje ir spinduolyje įdėkite sutraukiantį kondensatorių, kad sumažintumėte kolektoriaus-spinduolio įtampą dv / dt.
  3. Įstatytą diodą pakeiskite minkštu atkūrimo diodu.

Atvirkštinio atkūrimo savybė labai priklauso nuo prietaiso įtampos / srovės tolerancijos.

Šią funkciją galima patobulinti naudojant viso gyvenimo valdymą, nemažą metalo difuziją ir įvairius kitus metodus.

Įmontuotos diodo priekinės įtampos charakteristikos

19 paveiksle parodytos įmontuoto standartinio IGBT diodo išvesties charakteristikos.

Diodo priekinė įtampa VF reiškia mažėjančią įtampą, kai srovė IF per diodą eina diodo priekinės įtampos kritimo kryptimi.

Kadangi ši charakteristika gali prarasti energiją, kai generuojamas galinis EMF (laisvo rato diodas) varikliuose ar induktyviai, rekomenduojama pasirinkti mažesnį VF.

Be to, kaip parodyta 19 paveiksle, teigiamą ir neigiamą temperatūros koeficiento charakteristikas lemia diodo priekinės srovės dydis IF.

Šilumos atsparumo charakteristikos

20 paveiksle pavaizduotos IGBT atsparumo šilumai ir integruoto diodo charakteristikos.

Ši charakteristika naudojama nustatant IGBT sandūros temperatūrą Tj. Impulsų plotis (PW), parodytas horizontalioje ašyje, reiškia perjungimo laiką, kuris apibrėžia vieno smūgio impulsą ir pasikartojančių operacijų rezultatus.

Pvz., PW = 1ms ir D = 0,2 (darbo ciklas = 20%) reiškia, kad pasikartojimo dažnis yra 200Hz, nes pasikartojimo laikotarpis yra T = 5ms.

Jei įsivaizduosime PW = 1ms ir D = 0,2, o išsklaidymo galią Pd = 60W, IGBT sankryžos temperatūros ΔTj padidėjimą galima nustatyti tokiu būdu:
ΔTj = Pd × θj - c (t) = 60 × 0,17 = 10,2

Apkrovos trumpojo jungimo charakteristikos

Programos, kurioms reikalingos sujungtos IGBT komutacinės grandinės, pvz., Keitikliai, trumpojo jungimo (viršsrovės) apsaugos grandinė tampa būtina norint atlaikyti ir apsaugoti nuo pažeidimų per tą laiką, kol IGBT vartų įtampa bus išjungta, net esant įrenginio išėjimo trumpajam jungimui. .

21 ir 22 paveiksluose parodytas IGBT RBN40H125S1FPQ trumpojo jungimo laikymo laikas ir trumpojo jungimo srovės apdorojimo pajėgumas.

Šis trumpasis jungimas, atlaikantis IGBT pajėgumus, paprastai išreiškiamas laiko tSC atžvilgiu.

Šis atsparumas yra nustatomas daugiausia remiantis IGBT vartų-spinduolių įtampa, kūno temperatūra ir maitinimo įtampa.

Į tai reikėtų atkreipti dėmesį kuriant kritinį H-tilto IGBT grandinės projektą.

Be to, įsitikinkite, kad pasirinkote optimaliai įvertintą IGBT įrenginį pagal šiuos parametrus.

  1. Vartų-spinduolių įtampa VGE : Padidėjus vartų įtampai, taip pat padidėja trumpojo jungimo srovė ir sumažėja dabartinė prietaiso tvarkymo galia.
  2. Korpuso temperatūra : Padidėjus IGBT korpuso temperatūrai ΔTj, dabartinis atsparumas sumažėja, kol prietaisas pasiekia gedimo situaciją. Maitinimo įtampa
  3. VCC: Įrenginio įėjimo įtampai didėjant, trumpojo jungimo srovė taip pat didėja, todėl prastėja prietaiso srovės atsparumas.

Be to, tuo momentu, kai trumpojo jungimo arba apsaugos nuo perkrovos grandinė pajunta trumpojo jungimo srovę ir išjungia vartų įtampą, trumpojo jungimo srovė iš tikrųjų yra neįtikėtinai didelė, nei standartinė IGBT darbinė srovė.

Išjungimo proceso metu naudojant šią didelę srovę naudojant standartinę varžos varžą Rg, tai gali sukelti didelę įtampą, viršijančią IGBT reitingą.

Dėl šios priežasties turite tinkamai pasirinkti IGBT vartų varžą, tinkančią trumpojo jungimo sąlygoms spręsti, turinčią bent 10 kartų didesnę nei įprasta vartų pasipriešinimo vertė (tačiau likti priekinio šališkumo SOA vertės viduje).

Tai siekiama neutralizuoti IGBT kolektorių-spinduolių lempų viršįtampių generavimą laikotarpiais, kai nutrūksta trumpojo jungimo srovė.

Be to, trumpojo jungimo atlaikymo laikas tSC gali sukelti viršįtampio pasiskirstymą kituose susijusiuose įrenginiuose.

Reikia pasirūpinti, kad būtų užtikrinta pakankama mažiausiai 2 kartus didesnė už standartinę laiko tarpą, reikalinga apsaugai nuo trumpojo jungimo, pradėti veikti.

Maksimali jungties temperatūra Tjmax 175 ℃

Absoliutus didžiausias daugumos puslaidininkinių įtaisų jungties temperatūros Tj reitingas yra 150 ℃, tačiau Tjmax = 175 ℃ nustatomas pagal naujos kartos įtaisų reikalavimus, kad būtų galima atlaikyti padidėjusias temperatūros specifikacijas.
.
3 lentelėje pateiktas geras IGBT RBN40H125S1FPQ bandymo sąlygų pavyzdys, sukurtas atlaikyti 175 ℃ veikiant esant aukštai temperatūrai.

Siekiant užtikrinti efektyvų darbą esant Tjmax = 175 ℃, daugelis standartinio pastovumo bandymo 150 ℃ temperatūros parametrų buvo patobulinti ir atliktas operatyvinis patikrinimas.

Tai pasakius, bandymų aikštelės priklauso nuo prietaiso specifikacijų.

Norėdami gauti papildomos informacijos, patikrinkite patikimumo duomenis, susijusius su jūsų taikomu įrenginiu.

Taip pat atminkite, kad Tjmax vertė yra ne tik nuolatinio darbo apribojimas, bet ir reglamento specifikacija, kurios nereikėtų viršyti nė akimirkai.

Turi būti griežtai apsvarstytas saugumas nuo aukšto temperatūros išsisklaidymo net trumpam IGBT, perjungiant ON / OFF.

Nepamirškite dirbti su IGBT tokioje aplinkoje, kuri jokiu būdu neviršija maksimalios gedimo atvejo temperatūros Tj = 175 ℃.

IGBT nuostoliai

Laidumo praradimas: Indukcinę apkrovą maitinant per IGBT, patirti nuostoliai iš esmės skirstomi į laidumo ir perjungimo nuostolius.

Nuostoliai, įvykę iškart, kai IGBT yra visiškai įjungtas, vadinami laidumo nuostoliais, o nuostoliai, įvykę IGBT perjungimo metu iš ON į OFF arba OFF į ON, yra žinomi kaip perjungimo nuostoliai.

Dėl to nuostoliai priklauso nuo įtampos ir srovės įgyvendinimo, kaip parodyta žemiau pateiktoje formulėje, nuostoliai atsiranda dėl kolektoriaus-spinduolio prisotinimo įtampos VCE (sat) poveikio, net kai prietaisas veikia.

VCE (sat) turėtų būti minimalus, nes nuostoliai gali sukelti šilumos susidarymą IGBT.
Nuostolis (P) = įtampa (V) × srovė (I)
Įjungimo nuostoliai: P (įjungti) = VCE (sat) × IC

Perjungimo nuostolis: Kadangi IGBT nuostoliai gali būti sudėtingi įvertinti naudojant perjungimo laiką, atitinkamose duomenų lentelėse yra įtrauktos informacinės lentelės, kad grandinės projektuotojai galėtų nustatyti perjungimo nuostolius.

24 paveiksle parodytos IGBT RBN40H125S1FPQ perjungimo nuostolių charakteristikos.

Eon ir Eoff veiksnius labai įtakoja kolektoriaus srovė, vartų varža ir darbinė temperatūra.

Eon (įjungimo energijos nuostoliai)

Nuostolių tūris, susidaręs per IGBT įjungimo procesą indukcinei apkrovai, kartu su atstatymo nuostoliais atvirkštiniu diodo atstatymu.

Eonas apskaičiuojamas nuo taško, kai vartų įtampa maitinama į IGBT ir kolektoriaus srovė pradeda judėti, iki taško, kai IGBT visiškai perkeliama į įjungtą būseną

Eoff (išjungti energijos nuostolius

Tai nuostolių dydis, atsirandantis indukcinių apkrovų išjungimo laikotarpiu, įskaitant uodegos srovę.

Eoffas matuojamas nuo taško, kuriame tiesiog nutraukiama vartų srovė ir kolektoriaus-spinduolio įtampa pradeda kilti, iki to laiko, kai IGBT pasiekia visišką išjungimo būseną.

Santrauka

Izoliuotų vartų bipolinis tranzistorius (IGTB) yra trijų gnybtų puslaidininkių galios įtaisas, kuris iš esmės naudojamas kaip elektroninis jungiklis, ir taip pat žinomas dėl to, kad jis suteikia ypač greito perjungimo ir didelio efektyvumo derinį naujesniuose įrenginiuose.

IGBT didelės srovės programoms

Įvairūs šiuolaikiniai prietaisai, tokie kaip VFD („Vaiable Frequency Drives“), VSF (kintamo greičio šaldytuvai), traukiniai, stereofoninės sistemos su perjungimo stiprintuvais, elektromobiliai ir oro kondicionieriai, elektros energijai perjungti naudoja izoliuotus vartus turinčius bipolinius tranzistorius.

IGBT išeikvojimo režimo simbolis

Jei stiprintuvai naudoja izoliuotus vartus turinčius bipolinius tranzistorius, dažnai sintezuojamos sudėtingos bangos formos kartu su žemo dažnio filtrais ir impulsų pločio moduliacija, nes izoliuotų vartų bipoliniai tranzistoriai iš esmės yra skirti įjungti ir išjungti greitai ir greitai.

Impulsų pasikartojimo dažniu gali pasigirti šiuolaikiniai prietaisai, kurie susideda iš perjungimo taikymo ir patenka į ultragarso diapazoną, kuris yra dešimt kartų didesnis už aukščiausią garso dažnį, kurį valdo prietaisas, kai prietaisai naudojami kaip analoginis garso stiprintuvas.

MOSFET, susidedantys iš didelės srovės ir paprasto vartų pavaros charakteristikų, derinami su bipoliniais tranzistoriais, kurių IGTB turi mažą prisotinimo įtampos talpą.

IGBT yra BJT ir „Mosfet“ derinys

IGBT sukuria vieną įrenginį, sujungdamas bipolinį galios tranzistorių, kuris veikia kaip jungiklis, ir izoliuotą vartų FET, kuris veikia kaip valdymo įvestis.

Izoliuotas vartų bipolinis tranzistorius (IGTB) dažniausiai naudojamas programose, kurias sudaro keli įtaisai, išdėstyti lygiagrečiai vienas kitam ir dažniausiai gali valdyti labai didelę srovę, kuri yra šimtų amperų diapazone kartu su 6000 V blokavimo įtampa, kuri, savo ruožtu, yra lygi šimtams kilovatų, naudoja vidutinę ir didelę galią, pavyzdžiui, indukcinį šildymą, perjungimo režimo maitinimo šaltinius ir traukos variklio valdymą. Didelio dydžio izoliuoti vartai bipoliniai tranzistoriai.

IGBT yra pažangiausi tranzistoriai

Izoliuotų vartų bipolinis tranzistorius (IGTB) yra naujas ir naujausias to meto išradimas.

Nustatyta, kad pirmosios kartos prietaisai, kurie buvo išrasti ir paleisti devintajame ir dešimtajame dešimtmetyje, lėtai persijungia ir yra linkę į gedimus įvairiais režimais, tokiais kaip fiksatorius (kai prietaisas ir toliau bus įjungtas, o ne įsijungs) išjungiama tol, kol srovė nuolat teka per prietaisą), ir antrinis suskirstymas (kai per prietaisą teka didelė srovė, lokalizuotas židinio taškas, esantis įrenginyje, patenka į terminį bėgimą ir dėl to prietaisą degina).

Pastebėta daug patobulinimų antrosios kartos įrenginiuose ir daugiausiai naujų blokų įrenginių, trečiosios kartos prietaisai laikomi net geresniais nei pirmosios vilkimo kartos įtaisai.

Nauji „Mosfets“ varžosi su IGBT

Trečiosios kartos prietaisai susideda iš MOSFET, pasižyminčių greičio varžovais ir puikiu tolerancija bei tvirtumu.

Antrosios ir trečiosios kartos prietaisai susideda iš ypač aukšto pulso dažnio, todėl jie yra labai naudingi, kad generuotų didelius galios impulsus įvairiose srityse, tokiose kaip plazmos fizika ir dalelės.

Taigi antrosios ir trečiosios kartos prietaisai dažniausiai pakeitė visus senesnius prietaisus, tokius kaip sukeltos kibirkščių spragos ir tiratronai, naudojami šiose plazmos fizikos ir dalelių srityse.

Šie prietaisai taip pat pritraukia aukštos įtampos mėgėjus dėl savo aukštų impulsų savybių ir prieinamumo rinkoje žemomis kainomis.

Tai leidžia mėgėjui valdyti didžiulį energijos kiekį, norint valdyti tokius prietaisus kaip ritės dantenos ir „Tesla“ ritės.

Izoliuotus vartus turinčius bipolinius tranzistorius galima įsigyti už prieinamą kainų diapazoną, todėl jie yra svarbus hibridinių automobilių ir elektrinių transporto priemonių įgalinimo elementas.

Mandagumas: Renesas




Pora: Kaip iš vaisių arbatos pasigaminti dažams jautrių saulės elementų ar saulės elementų Kitas: Lengvas H-Bridge MOSFET tvarkyklės modulis inverteriams ir varikliams