Der Begriff IGBT ist ein Halbleiterbauelement und das Akronym des IGBT ist ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate. Es besteht aus drei Anschlüssen mit einem großen Bereich an bipolarer Strombelastbarkeit. Die Entwickler des IGBT glauben, dass es sich um ein spannungsgesteuertes bipolares Gerät mit CMOS-Eingang und bipolarem Ausgang handelt. Der Entwurf des IGBT kann unter Verwendung beider Vorrichtungen wie BJT und MOSFET in monolithischer Form erfolgen. Es kombiniert die besten Eigenschaften von beiden, um die optimalen Geräteeigenschaften zu erzielen. Die Anwendungen des Bipolartransistors mit isoliertem Gate umfassen Leistungsschaltungen, Pulsweitenmodulation , Leistungselektronik, unterbrechungsfreie Stromversorgung und vieles mehr. Dieses Gerät wird verwendet, um die Leistung und Effizienz zu steigern und den hörbaren Geräuschpegel zu reduzieren. Es ist auch in Resonanzwandlerschaltungen fixiert. Der optimierte Bipolartransistor mit isoliertem Gate ist sowohl für geringe Leitfähigkeit als auch für Schaltverlust zugänglich.

Bipolartransistor mit isoliertem Gate

Der Bipolartransistor mit isoliertem Gate ist eine Halbleitervorrichtung mit drei Anschlüssen, und diese Anschlüsse werden als Gate, Emitter und Kollektor bezeichnet. Emitter- und Kollektoranschlüsse des IGBT sind einem Leitfähigkeitspfad zugeordnet, und der Gate-Anschluss ist seiner Steuerung zugeordnet. Die Berechnung der Verstärkung wird erreicht, indem der IGBT ein Funkgerät mit seinem i / p & o / p-Signal ist. Bei einem herkömmlichen BJT entspricht die Summe der Verstärkung nahezu dem Funkstrom zum Ausgangsstrom des Eingangsstroms, der als Beta bezeichnet wird. Das isolierte Gate ist bipolar Hauptsächlich werden Transistoren verwendet in Verstärkerschaltungen wie MOSFETs oder BJTs.

IGBT-Gerät

Der IGBT wird hauptsächlich in kleinen Signalverstärkerschaltungen wie BJT oder MOSFET verwendet. Wenn der Transistor den geringeren Leitungsverlust einer Verstärkerschaltung kombiniert, tritt ein idealer Festkörperschalter auf, der für viele Anwendungen der Leistungselektronik perfekt ist.

Ein IGBT wird einfach durch Aktivieren und Deaktivieren seines Gate-Terminals auf „EIN“ und „AUS“ geschaltet. Ein Signal mit konstanter Spannung + Ve i / p über den Gate- und Emitteranschlüssen hält das Gerät im aktiven Zustand, während die Annahme des Eingangssignals dazu führt, dass es ähnlich wie BJT oder MOSFET ausgeschaltet wird.

Grundaufbau von IGBT

Der grundlegende Aufbau des N-Kanal-IGBT ist unten angegeben. Die Struktur dieser Vorrichtung ist einfach und der Si-Abschnitt des IGBT ist nahezu ähnlich dem einer vertikalen Leistung eines MOSFET ohne P + -Injektionsschicht. Es teilt die gleiche Struktur der Gate- und P-Wells von Metalloxid-Halbleitern durch N + -Quellenregionen. In der folgenden Konstruktion besteht die N + -Schicht aus vier Schichten, die sich oben befinden und als Source und die unterste Schicht als Kollektor oder Drain bezeichnet werden.

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Grundaufbau von IGBT

Es gibt zwei Arten von IGBTS, nämlich Nicht-Punch-Through-IGBT (NPT-IGBTS) und Punch-Through-IGBT (PT-IGBTs). Diese beiden IGBTs werden definiert als, wenn der IGBT mit der N + -Pufferschicht entworfen wird, wird er als PT-IGBT bezeichnet, ähnlich wie wenn der IGBT ohne eine N + -Pufferschicht entworfen wird, wird er als NPT-IGBT bezeichnet. Die Leistung des IGBT kann durch Vorhandensein der Pufferschicht erhöht werden. Der Betrieb eines IGBT ist schneller als der Leistungs-BJT und der Leistungs-MOSFET.

Schaltplan eines IGBT

Basierend auf dem Grundaufbau des Bipolartransistors mit isoliertem Gate wird eine einfache IGBT-Treiberschaltung unter Verwendung von entworfen PNP- und NPN-Transistoren , JFET, OSFET, das ist in der folgenden Abbildung angegeben. Der JFET-Transistor wird verwendet, um den Kollektor des NPN-Transistors mit der Basis des PNP-Transistors zu verbinden. Diese Transistoren zeigen den parasitären Thyristor an, um eine negative Rückkopplungsschleife zu erzeugen.

Schaltplan eines IGBT

Der RB-Widerstand zeigt die BE-Anschlüsse des NPN-Transistors an, um zu bestätigen, dass der Thyristor nicht einrastet, was zum Einrasten des IGBT führt. Der Transistor bezeichnet die Stromstruktur zwischen zwei beliebigen benachbarten IGBT-Zellen. Es lässt den MOSFET und unterstützt den größten Teil der Spannung. Das Schaltungssymbol des IGBT ist unten gezeigt, das drei Anschlüsse enthält, nämlich Emitter, Gate und Kollektor.

IGBT-Eigenschaften

Der Bipolartransistor mit Induktionsgatter ist ein spannungsgesteuertes Gerät. Er benötigt nur eine geringe Spannung am Gate-Anschluss, um die Leitung durch das Gerät fortzusetzen

IGBT-Eigenschaften

Da es sich beim IGBT um ein spannungsgesteuertes Gerät handelt, ist nur eine geringe Spannung am Gate erforderlich, um die Leitung durch das Gerät aufrechtzuerhalten, nicht wie bei BJTs, bei denen der Basisstrom immer in einer ausreichenden Menge zugeführt werden muss, um die Sättigung aufrechtzuerhalten.

IGBT kann Strom in unidirektionaler Richtung in Vorwärtsrichtung (Kollektor zu Emitter) schalten, während MOSFET eine bidirektionale Stromschaltkapazität hat. Weil es nur in Vorwärtsrichtung gesteuert wird.

Das Funktionsprinzip von Gate-Ansteuerschaltungen für den IGBT ähnelt einem N-Kanal-Leistungs-MOSFET. Der Hauptunterschied besteht darin, dass der Widerstand, den der leitende Kanal bietet, wenn Strom im aktiven Zustand durch das Gerät fließt, im IGBT sehr gering ist. Aus diesem Grund sind die Nennwerte des Stroms im Vergleich zu einem entsprechenden Leistungs-MOSFET höher.

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Das ist also alles über Bipolartransistor mit isoliertem Gate Arbeitsweise und Eigenschaften. Wir haben festgestellt, dass es sich um ein Halbleiterschaltgerät handelt, das eine Steuerfähigkeit wie ein MOSFET und eine O / P-Charakteristik eines BJT aufweist. Wir hoffen, dass Sie dieses IGBT-Konzept besser verstehen. Bei Fragen zu Anwendungen und Vorteilen eines IGBT geben Sie bitte Ihre Vorschläge, indem Sie im Kommentarbereich unten einen Kommentar abgeben. Hier ist eine Frage für Sie, was ist der Unterschied zwischen BJT, IGBT und MOSFET?

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