1. Біполярні транзистори з
ізольованим затвором
(БТІЗ)

2. Вступ
Біполярний транзистор з ізольованим затвором (
IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistors) – Повністю керований
напівпровідниковий прилад, в основі якого тришарова стуктура.
IGBT є продуктом розвитку технології силових транзисторів із
структурою металоксид-напівпровідник керованих електричним
полем (MOSFET-Metal-Oxid-SemiconductorField-Effect-Transistor)

3. Можливості
В данний час комутована напруга IGBT досягає 4500В, струми
до 1800А в модульного виконання; пряме падіння напруги 1,0-1,5В,
частота комутації до 50 кГц (часи близько200нс). По швидкодії IGBT
поступаються MOSFET, але значно перевершують біполярні. Типові
значення часу розсмоктування накопиченного заряду і спаду струму при
включенні IGBT знаходяться в діапазонах 0,2-0,4 і 0,2-1,5мкс,
відповідно.

4. Умови позначення IGBT
Рис. 1
IGBT поєднують в собі два транзистори в одній напівпровідниковій
структурі: біполярний (створюючий силовий канал) і польовий
(створюючий канал управління)

5. Схема з’єднання транзисторів в єдиній структурі
IGBT
Рис. 2
IGBT має три зовнішні виводи: емітер, колектор, затвор. З’єднання
емітера і стоку (D), бази і витоку (S) є внутрішніми.

6. Діаграма напруги і струму управління
Поєднання двох приладів в одній структурі дозволило
об’єднати достоїнства польових і біполярних транзисторів:
високий вхідних опір з високим струмовим навантаженням і
малим опором у включенному стані.
Рис. 3

7. Схемний розріз структури
Мал.4:а-звичайний (планарний); б-виконаний по «trench-gate technology»
На мал. 4,б змальована структура IGBT IV покоління, виконаного за
технологією “втопленого” каналу (trench-gate technology), що дозволяє
виключити опір між р-базами і зменшити розміри приладу у декілька
разів.

8. Ключ на IGBT

9. IGBT- модулі
В данний час транзистори IGBT
випускаються, як правило, у вигляді модулі
в прямокутних корпусах з однобічним
притиском і охолоджуванням ("Mitsubishi",
"Siemens", "Semikron" и др.) і виконання
пігулки з двохстороннім охолоджуванням
("Toshiba Semiconductor Group"). Модулі с
одностороннім охолоджуванням
виконуються в міцному пластмасовому
корпусі з паянними контактами і
ізольованою підставою. Всі електричні
контакти знаходяться у верхній частині
корпусу. Відведення тепла здійснюється
через підставу.

10. IGBT- модули
Привабливими межами сильноточних модулів є: наявність
електричної ізоляції, простота монтажу з охолоджувачем і легкість
зв’язку з іншими модулями для підвищення навантаження ланцюга.
Вони також дозволяють уникнути використання паралельного з’єднання
ключів струмів, що перевищують сотні ампер.

11. Типова конструкція модуля в
прямокутному корпусі.
Рис. 5
1 - кристал;
2 – шар кераміки;
3 - спайка;
4 – нижня тепловиводящєє підстава

12. Схеми IGBT-модулів
IGBT-модуль по внутрішньою електричною схемою може бути
одиничним IGBT, подвійний модуль (half-bridge),деобидва IGBT
сполучені послідовно (півміст), переривник (chopper), у якому
одиничний IGBT послідовно сполученний з діодом, однофазний або
трифазний міст.
Рис. 6

13. Схеми IGBT-модулів
Там, де вміст динамічних втрат перевищує 15%
загальних втрат, необхідно приділяти значну увагу розводці
ланцюгів. Приклад ідеального симитричного розташування
ланцюгів представленний на мал.7. При такому
розташуванні і з’єднанні приладів забезпечуються рівність
індуктивностей емітерних ланцюгів всіх сполучених
приладів і тим самим забезпечується вирівнювання між
ними динамічних втрат.
Рис. 7. Симетрична розводка
електричних ланцюгів в приладах, що
паралельно сполучаються (кільцеве
з’єднання)
1 - охолоджувач;
2 – друкарська плата;
3 – з’єднання емітерів;
4 – з’єднання входів низької сторони.

14. Вживання
Сучасні IGBT-модулі знаходять сьогодні широке
вживання при створенні некерованних і керованних
випрямлячів, автономних інверторів для живлення двигунів
постійного і змінного струму середньої потужності (див. мал.
8), перетворювачів індукційного нагріву, зварювальних
апаратів, джерел безперебійного живлення, побутовою і
студійною.
Рис. 8 Схема тягового приводу системи ONIX 3000 на
IGBT-транзісторах електровоза AM96 для системи
электропостачання 3 кВ

15. Вживання
особливу роль IGBT-модуль іграють в розвитку залізничного
трансформатору, міського автотранспорту і ін.

16. По матеріалам сайтів:
KAZUS.RU «Электронный портал»
http://ru.wikipedia.org/wiki/IGBT.html
http://kosmodrom.com.ua/igbt4000.html
www.osipoff.ru
http://www.osipoff.ru/images/01/flox/image374.g if
http://ru.wikipedia.org/wiki/IGBT
www.mir.com.my
http://kosmodrom.com.ua/igbt.html
www.platan.ru
www.premier-electric.com

17. От і все!
Сподіваюся, матеріал виявиться Вам
корисним!
Бажаю Успіху!!

18. От і все!
Сподіваюся, матеріал виявиться Вам
корисним!
Бажаю Успіху!!