IGBT ay nangangahulugang Insulated-gate-Bipolar-Transistor , isang power semiconductor na kinabibilangan ng mga tampok ng isang MOSFET's mataas na bilis, boltahe na umaasa sa paglipat ng gate, at ang kaunting paglaban sa ON (mababang boltahe ng saturation) na mga katangian ng a BJT .
Ipinapakita ng Larawan 1 ang katumbas na circuit ng IGBT, kung saan ang isang bipolar transistor ay gumagana sa isang arkitekto ng MOS gate, habang ang katulad na IGBT circuit ay talagang isang halo ng isang MOS transistor at isang bipolar transistor.
Ang mga IGBT, na nangangako ng mabilis na paglipat ng bilis kasama ang kaunting mga katangian ng boltahe ng saturation, ay ginagamit sa isang malawak na saklaw, mula sa mga komersyal na aplikasyon tulad ng mga yunit ng solar energy harnessing at hindi maputol na supply ng kuryente (UPS), sa mga elektronikong larangan ng consumer, tulad ng kontrol sa temperatura para sa induction heater cooktops , kagamitan sa pag-aircon ng PFC, mga inverter, at mga digital camera stroboscope.
Ang larawan 2 sa ibaba ay nagpapakita ng isang pagsusuri sa pagitan ng IGBT, bipolar transistor, at MOSFET panloob na mga layout at katangian. Ang pangunahing balangkas ng IGBT ay kapareho ng isang MOSFET na mayroong isang p + layer na inilalagay sa seksyon ng alisan ng tubig (kolektor), at din ng labis na kantong kantong.
Dahil dito, tuwing ang mga carrier ng minorya (butas) ay may posibilidad na ipasok sa pamamagitan ng layer ng p + sa n- layer na may modulate ng conductivity, ang resistensya ng n-layer ay nabawasan nang malaki.
Dahil dito, nagbibigay ang IGBT ng isang nabawasan saturation boltahe (mas maliit ang paglaban sa ON) kumpara sa isang MOSFET kapag nakikitungo sa napakalaking kasalukuyang, sa gayon ay nagbibigay-daan sa kaunting pagkalugi sa pagpapadaloy.
Nasabi na, isinasaalang-alang na para sa daloy ng daloy ng output ng mga butas, ang akumulasyon ng mga carrier ng minorya sa oras ng pag-turn-off, ay ipinagbabawal dahil sa partikular na disenyo ng IGBT.
Ang sitwasyong ito ay nagbibigay ng isang hindi pangkaraniwang bagay na kilala bilang kasalukuyang buntot , kung saan pinabagal ang turn-off. Kapag bumuo ng kasalukuyang buntot, ang panahon ng paglipat ay naantala at huli, higit sa isang MOSFET, na nagreresulta sa pagtaas ng pagkawala ng oras ng paglipat, sa mga panahon ng pag-turnover ng IGBT.
Ganap na Maximum na Pagraranggo
Ang ganap na maximum na mga pagtutukoy ay ang mga halagang itinalaga upang magarantiyahan ang ligtas at mabuting aplikasyon ng IGBT.
Ang pagtawid sa tinukoy na ganap na pinakamataas na mga halagang ito kahit na panandalian ay maaaring magresulta sa pagkasira o pagkasira ng aparato, samakatuwid pakitiyak na gumana sa mga IGBT sa loob ng maximum na matitiis na mga rating tulad ng iminungkahi sa ibaba.
Mga Pananaw sa Application
Kahit na ang inirekumendang mga parameter ng aplikasyon tulad ng temperatura ng pagtatrabaho / kasalukuyang / boltahe atbp ay pinananatili sa loob ng ganap na maximum na mga rating, kung sakaling ang IGBT ay madalas na napailalim sa labis na pag-load (matinding temperatura, malaking supply ng kasalukuyang / boltahe, matinding pag-indayog ng temperatura atbp.), ang tibay ng aparato ay maaaring makakuha ng malubhang apektado.
Mga Katangian sa Kuryente
Ipinapaalam sa amin ng sumusunod na data tungkol sa iba't ibang mga terminolohiya at parameter na kasangkot sa IGBT, na karaniwang ginagamit para sa pagpapaliwanag at pag-unawa sa pagtatrabaho ng isang IGBT nang detalyado.
Kasalukuyang kolektor, Disipasyon ng Kolektor : Ipinapakita ng Larawan 3 ang pagsabog ng temperatura ng collector ng form ng alon ng IGBT RBN40H125S1FPQ. Ang maximum tolerable collip dissipation ay ipinapakita para sa iba't ibang mga iba't ibang mga temperatura ng kaso.
Ang ipinakitang formula sa ibaba ay naaangkop sa mga sitwasyon kung ang temperatura sa paligid ng TC = 25 degree Celsius o higit pa.
Pc = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c)
Para sa mga kundisyon kung saan ang temperatura sa paligid ng TC ay = 25 ℃ o mas mababa, ang paglalagay ng kolektor ng IGBT ay inilalapat alinsunod sa kanilang ganap na maximum na rating.
Ang formula para sa pagkalkula ng kasalukuyang kolektor ng isang IGBT ay:
Ic = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c) × VCE (sat)
Gayunpaman ang nasa itaas ay ang pangkalahatang pormula, isang simpleng pagkalkula ng temperatura ng aparato.
Ang kasalukuyang kolektor ng IGBTs ay natutukoy ng kanilang kolektor / emitter na boltahe ng saturation VCE (sat), at depende rin sa kanilang kasalukuyang at kondisyon ng temperatura.
Bilang karagdagan, ang kasalukuyang kolektor (rurok) ng isang IGBT ay tinukoy ng dami ng kasalukuyang maaari nitong hawakan na nakasalalay naman sa paraan ng pag-install at pagiging maaasahan nito.
Para sa kadahilanang iyon, pinapayuhan ang mga gumagamit na huwag lumampas sa maximum na matitiis na limitasyon ng IGBT habang ginagamit ang mga ito sa isang naibigay na aplikasyon ng circuit.
Sa kabilang banda kahit na ang kasalukuyang kolektor ay maaaring mas mababa kaysa sa maximum na rating ng aparato, maaari itong mapigilan ng temperatura ng kantong ng unit o ang ligtas na lugar ng pagpapatakbo.
Samakatuwid siguraduhing isasaalang-alang mo ang mga sitwasyong ito habang nagpapatupad ng isang IGBT. Ang parehong mga parameter, kasalukuyang kolektor at pagwawaldas ng kolektor ay karaniwang itinalaga bilang ang maximum na mga rating ng aparato.
Ligtas na Operating Area
Ang Ang SOA ng isang IGBT ay binubuo ng isang paunang bias SOA at isang reverse bias SOA, subalit dahil ang partikular na saklaw ng mga halaga ay maaaring magkakaiba alinsunod sa mga spec ng aparato, pinayuhan ang mga gumagamit na patunayan ang katumbas na mga katotohanan sa sheet ng data. Ang larawan 5 ay naglalarawan ng pasulong na ligtas na lugar ng pagpapatakbo (FBSOA) ng IGBT RBN50H65T1FPQ. Ang SOA ay nahahati sa 4 na rehiyon depende sa mga partikular na limitasyon, tulad ng nakabalangkas sa ibaba: Ipinapakita ng Larawan 6 ang reverse bias safe operation area (RBSOA) ng IGBT RBN50H65T1FPQ. Ang partikular na katangian na ito ay gumagana alinsunod sa reverse bias SOA ng bipolar transistor. Kailanman ang isang reverse bias, na walang kasamang bias, ay ibinibigay sa buong gate at ng emitter ng IGBT sa panahon ng turn-off nito para sa isang inductive load, nakita namin ang isang mataas na boltahe na naihatid sa emulator ng kolektor ng IGBT. Kasabay nito, isang malaking kasalukuyang patuloy na gumagalaw bilang isang resulta ng natitirang butas. Na sinabi na, sa paggana na ito ng forward bias SOA ay hindi maaaring gamitin, habang ang reverse bias SOA ay maaaring magamit. Ang reverse bias SOA ay nahahati sa 2 mga pinaghihigpitan na lugar, tulad ng ipinaliwanag sa mga sumusunod na puntos sa paglaon ang lugar ay itinatag sa pamamagitan ng pagpapatunay ng tunay na mga pamamaraan ng paggana ng IGBT. Samakatuwid, habang nagdidisenyo ng isang circuit na nakabatay sa IGBT , dapat tiyakin na ang pagwawaldas at iba pang mga isyu sa pagganap ay alinsunod sa mga inirekumendang hangganan, at pati na rin ang mga tukoy na katangian at mga circuit ng pagkasira ng circuit na nauugnay sa pagpapaubaya ng pagpapaubaya ay dapat alagaan. Halimbawa, ang reverse bias SOA ay nagdadala ng isang katangian ng temperatura na lumubog sa matinding temperatura, at ang VCE / IC operating locus ay nagbabago alinsunod sa resistensya ng gate ng IGBT na Rg at gate voltage VGE. Iyon ang dahilan kung bakit, mahalaga na matukoy ang mga parameter ng Rg at VGE patungkol sa gumaganang ecosystem at pinakamababang halaga ng paglaban sa gate sa mga panahon ng paglipat. Bilang karagdagan, ang isang snubber circuit ay maaaring maging kapaki-pakinabang para sa pagkontrol sa dv / dt VCE. Ipinapahiwatig ng larawan 7 ang mga katangian ng paglabas ng IGBT RBN40H125S1FPQ. Kinakatawan ng larawan ang boltahe ng kolektor-emitter habang ang kasalukuyang kolektor ay pumasa sa loob ng isang sitwasyon ng boltahe na gate boltahe. Ang boltahe ng emitor ng kolektor, na nakakaapekto sa kasalukuyang kahusayan at pagkawala ng paghawak sa panahon ng switch ON na kondisyon, nag-iiba ayon sa boltahe ng gate at temperatura ng katawan. Ang lahat ng mga parameter na ito ay kailangang isaalang-alang habang nagdidisenyo ng isang circuit ng driver ng IGBT. Pataas ang kasalukuyang tuwing umabot ang VCE sa mga halagang 0.7 hanggang 0.8 V, bagaman ito ay dahil sa pasulong na boltahe ng PN collector-emitter PN junction. Ipinapakita ng Larawan 8 ang boltahe ng saturation ng kolektor-emitter kumpara sa mga katangian ng boltahe ng gate ng IGBt RBN40H125S1FPQ. Mahalaga, ang VCE (sat) ay nagsisimulang bumaba habang ang boltahe ng emitter ng gate na VGE ay tumataas, bagaman ang pagbabago ay nominal habang ang VGE = 15 V o mas mataas. Samakatuwid, pinapayuhan na magtrabaho kasama ang isang gate / emitter voltage VGE na nasa 15 V, hangga't maaari. Ipinapakita ng figure 9 ang kasalukuyang kolektor kumpara sa mga katangian ng boltahe ng gate ng IGBT RBN40H125S1FPQ. Ang mga katangian ng IC / VGE ay batay sa mga pagbabago sa temperatura, subalit ang rehiyon ng mababang boltahe ng gate patungo sa intersection point, ay may posibilidad na maging negatibong koepisyentong temperatura, habang ang rehiyon ng mataas na boltahe ng gate ay nagpapahiwatig ng positibong mga coefficients ng temperatura. Isinasaalang-alang ang mga kapangyarihan na IGBT ay bubuo ng init habang nasa operasyon, talagang mas makabubuti na bigyang-pansin ang positibong rehiyon na temperatura ng koepisyent kapag ang mga aparato ay pinatatakbo nang kahanay . Ang inirekumenda ang kundisyon ng boltahe ng gate gamit ang VGE = 15V nagpapakita ng mga positibong katangian ng temperatura. Ang mga numero 10 at 11 ay nagpapakita kung paano ang pagganap ng boltahe ng saturation ng kolektor-emitter, kasama ang boltahe ng threshold ng gate Dahil sa ang katunayan na ang boltahe ng saturation ng kolektor ay nagtatampok ng positibong mga katangian ng koepisyent ng temperatura, hindi madali para sa kasalukuyang pumasa habang ang pagpapatakbo ng IGBT ay nagwawala ng mataas na halaga ng temperatura, na nagiging responsable para sa pagharang ng mabisang kasalukuyang habang parallel na pagpapatakbo ng IGBT. Sa kabaligtaran, ang pagpapatakbo ng boltahe ng threshold ng gate-emitter ay nakasalalay sa mga negatibong katangian ng temperatura. Sa panahon ng pagwawaldas ng mataas na init, ang boltahe ng threshold ay nahulog pababa, na nagiging sanhi ng isang mas mataas na posibilidad ng hindi paggana ng aparato na nagreresulta mula sa pagbuo ng ingay. Samakatuwid, ang maingat na pagsubok, nakasentro sa paligid ng mga tinukoy na katangian sa itaas ay maaaring maging mahalaga. Mga Katangian ng Pagsingil: Ipinapakita ng Larawan 12 ang mga katangian ng pagsingil sa gate ng isang aparato ng itulak na IGBT. Ang mga katangian ng IGBT gate ay mahalagang naaayon sa magkaparehong mga prinsipyong inilapat para sa mga power MOSFET at nagbibigay bilang mga variable na magpapasya sa kasalukuyang drive ng aparato at magmaneho ng pagwawaldas. Ipinapakita ng Larawan 13 ang katangian na kurba, nahahati sa Mga Panahon 1 hanggang 3. Panahon 1: Ang boltahe ng gate ay itinaas hanggang sa boltahe ng threshold kung saan nagsisimula lamang mag-stream ang kasalukuyang. Ang seksyon na pataas mula sa VGE = 0V ay ang bahagi na responsable para sa singilin ang gate-emitter capacitance Cge. Panahon 2: Habang ang paglipat mula sa aktibong rehiyon patungo sa rehiyon ng saturation ay nag-iiba, ang boltahe ng emitor ng kolektor ay nagsisimulang magbago at masisingil ang capacitance ng Cgc ng gate-collector. Ang partikular na panahong ito ay may kapansin-pansing pagtaas sa capacitance dahil sa mirror effect, na nagiging sanhi ng pagiging pare-pareho ng VGE. Sa kabilang banda habang ang isang IGBT ay ganap na nasa estado ng ON, ang pagbabago sa boltahe sa kabuuan ng collector-emitter (VCE) at ang mirror mirror ay nawala. Panahon 3: Sa partikular na panahong ito ang IGBT ay nakakuha ng isang ganap na puspos na kondisyon at ang VCE ay hindi nagpapakita ng mga pagbabago. Ngayon, ang boltahe ng emitter ng gate-Vitter ay nagsisimulang pagtaas ng oras. Ang kasalukuyang drive ng IGBT gate ay nakasalalay sa panloob na gate series na pagtutol Rg, signal source paglaban Rs ng driver circuit, ang elemento ng rg na panloob na paglaban ng aparato, at ang boltahe ng drive VGE (ON). Ang kasalukuyang drive ng gate ay kinakalkula gamit ang sumusunod na formula. Isinasaalang-alang ang nasa itaas, ang IGBT ang driver output circuit ay dapat nilikha na tinitiyak ang isang kasalukuyang potensyal na pagmamaneho na katumbas ng, o mas malaki kaysa sa IG (rurok). Karaniwan, ang kasalukuyang tugatog ay nangyayari na mas maliit kaysa sa halagang tinutukoy gamit ang formula, dahil sa pagkaantala na kasangkot sa isang driver circuit at pati na rin ang pagkaantala sa pagtaas ng dIG / dt ng kasalukuyang gate. Maaari itong maganap sa account ng mga aspeto tulad ng mga pagkakabit ng mga kable mula sa drive circuit hanggang sa point ng koneksyon ng gate ng aparato ng IGBT. Bilang karagdagan, ang mga katangian ng paglipat para sa bawat pag-turn-on at pag-turn-off ay maaaring maging nakasalalay sa Rg. Sa paglaon ay maaaring nakakaapekto sa oras ng paglipat at paglipat ng mga depisit. Napakahalaga na pumili ng angkop na Rg na patungkol sa ginagamit na mga katangian ng aparato. Ang mga pagkalugi na nagaganap sa circuit ng driver ng IGBT ay maaaring mailarawan sa pamamagitan ng ibinigay na formula sa ibaba kung ang lahat ng mga pagkalugi na nabuo mula sa driver circuit ay hinihigop ng nabanggit na mga salik ng paglaban. ( f ipinapahiwatig ang dalas ng paglipat). P (Pagkawala ng Drive) = VGE (on) × Qg × f Isinasaalang-alang na ang IGBT ay isang bahagi ng paglipat, ang switch ng ON, ang bilis ng switch OFF ay kabilang sa mga pangunahing kadahilanan na nakakaapekto sa pagpapatakbo ng kahusayan (pagkawala). Ipinapakita ng Larawan 16 ang circuit na maaaring magamit para sa pagsukat ng paglipat ng Inductance Load ng isang IGBT. Dahil ang diode clamp ay naka-hook up kahanay sa inductive load L, ang pagkaantala ng IGBT turn-on (o ang pagkawala ng turn-on) ay karaniwang pinapahirapan ng mga katangian ng oras sa pag-recover ng diode. Ang oras ng Paglipat ng isang IGBT, tulad ng ipinakita sa Larawan 17, ay maaaring ikinategorya sa 4 na mga panahon ng pagsukat. Dahil sa ang katunayan na ang oras ay nagbabago nang husto para sa bawat solong panahon patungkol sa mga sitwasyon ng Tj, IC, VCE, VGE, at Rg, ang panahong ito ay sinusuri sa mga sumusunod na nakabalangkas na kundisyon. Sa kaibahan sa mga MOSFET na kapangyarihan, ang Ang IGBT ay hindi nagsasangkot ng isang parasite diode . Bilang isang resulta, ang isang pinagsamang IGBT na kasama ng isang paunang naka-install na Fast Recovery Diode (FRD) chip ay nagtatrabaho para sa inductance charge control sa mga motor at magkaparehong application. Sa mga ganitong uri ng kagamitan, ang kahusayan sa pagtatrabaho ng parehong IGBT at ang paunang naka-install na diode ay makabuluhang nakakaapekto sa kagamitan sa kahusayan sa pagtatrabaho at pagbuo ng pagkagambala ng ingay. Bilang karagdagan, ang mga pabalik na paggaling at pasulong na mga kalidad ng boltahe ay mahalaga sa mga parameter na nauugnay sa in-built diode. Ang mga naka-concentrate na carrier ng minorya ay pinalabas sa panahon ng paglipat ng estado kapag ang pasulong na kasalukuyang dumadaan sa pamamagitan ng diode hanggang sa makamit ang pabalik na elemento ng elemento. Ang oras na kinakailangan para ang mga minoryang carrier na ito upang ganap na maipalabas ay kilala bilang ang oras ng pag-recover sa pag-recover (trr). Ang kasalukuyang pagpapatakbo na kasangkot sa buong oras na ito ay tinukoy bilang reverse recovery current (Irr), at ang integral na halaga ng pareho ng mga agwat na ito ay kilala bilang reverse recovery charge (Qrr). Qrr = 1/2 (Irr x trr) Isinasaalang-alang na ang tagal ng panahon ng trr ay katumbas na maikling paikot, nagsasangkot ito ng isang malaking pagkawala. Bilang karagdagan, nililimitahan nito ang dalas sa buong proseso ng paglipat. Sa kabuuan, mabilis na trr at nabawasan ang Irr (Qrris maliit) ay itinuturing na pinakamainam. Ang mga katangiang ito ay lubos na nakasalalay sa pasulong na kasalukuyang bias KUNG, diF / dt, at junction temperatura Tj ng IGBT. Sa kabilang banda, kung ang trr ay nakakakuha ng mas mabilis, ang di / dt ay nagreresulta sa pagiging mas matindi sa paligid ng panahon ng pagbawi, tulad ng nangyayari sa kaukulang boltahe na dv / dt boltahe ng kolektor, na nagsasanhi ng pagtaas sa likas na hilig sa pagbuo ng ingay. Ang mga sumusunod ay ang mga halimbawa na nagbibigay ng mga paraan kung saan maaaring tugunin ang henerasyon ng ingay. Ang pag-aari ng reverse recovery ay makabuluhang umaasa sa boltahe / kasalukuyang kapasidad ng pagpapaubaya ng aparato. Ang tampok na ito ay maaaring mapahusay gamit ang pamamahala ng panghabambuhay, mabigat na pagsasabog ng metal, at iba`t ibang mga diskarte. Ipinapakita ng Figure 19 ang mga katangian ng output ng in-built diode ng isang karaniwang IGBT. Ang diode pasulong na boltahe VF ay nangangahulugan ng pagtanggi ng boltahe na ginawa kapag ang kasalukuyang KUNG sa pamamagitan ng diode ay tumatakbo sa direksyon ng pasulong na pagbagsak ng boltahe ng diode. Dahil ang katangiang ito ay maaaring magresulta sa pagkawala ng kuryente sa kurso ng pabalik na pagbuo ng EMF (free-wheeling diode) sa motor o inductive application, inirerekumenda ang pagpili ng mas maliit na VF. Bilang karagdagan, tulad ng inilalarawan sa Larawan 19, ang mga positibo at negatibong katangian ng koepisyent ng temperatura ay natutukoy ng pasulong na kasalukuyang lakas ng diode na IF. Ang larawan 20 ay naglalarawan ng mga katangiang paglaban ng IGBT laban sa mga thermal transients at integrated diode. Ang katangiang ito ay ginagamit para sa pagtukoy ng temperatura ng kantong Tj ng IGBT. Ang lapad ng pulso (PW) na ipinakita sa pahalang na axis ay nangangahulugang oras ng paglipat, na tumutukoy sa solong isang shot pulse at ang mga resulta ng paulit-ulit na operasyon. Halimbawa, ang PW = 1ms at D = 0.2 (duty cycle = 20%) ay nangangahulugan na ang dalas ng pag-uulit ay 200Hz dahil ang tagal ng pag-uulit ay T = 5ms. Kung naiisip natin ang PW = 1ms at D = 0.2, at ang lakas ng pagwawaldas Pd = 60W, posible na matukoy ang pagtaas sa temperatura ng IGBT junction na ΔTj sa sumusunod na pamamaraan: Ang mga aplikasyon na nangangailangan ng bridged IGBT switching circuit tulad ng inverters, isang maikling circuit (overcurrent) na circuit ng proteksyon ay naging kinakailangan para mapaglabanan at protektahan laban sa pinsala sa oras hanggang sa ang boltahe ng IGBT gate ay papatayin, kahit na sa isang sitwasyon ng isang output ng maikling circuit ng yunit . Ipinapahiwatig ng larawan 21 at 22 ang maikling circuit tindig na oras at maikling circuit kasalukuyang kakayahan sa paghawak ng IGBT RBN40H125S1FPQ. Ang maikling circuit na may nakahawak na kapasidad ng isang IGBT ay karaniwang ipinahayag tungkol sa oras tSC. Ang panatag na kakayahan ay natutukoy pangunahin batay sa boltahe ng emitter ng gate ng IGBT, temperatura ng katawan, at boltahe ng suplay ng kuryente. Nararapat itong tingnan habang nagdidisenyo ng isang kritikal na disenyo ng circuit ng H-bridge IGBT. Bilang karagdagan siguraduhin na mag-opt para sa isang optimal na na-rate na aparato ng IGBT sa mga tuntunin ng mga sumusunod na parameter. Bukod dito, sa panahon ng instant na kapag ang maikling circuit o sobrang-load na circuit ng proteksyon ay nararamdaman ang kasalukuyang maikling circuit at pinapatay ang boltahe ng gate, ang kasalukuyang maikling circuit ay talagang hindi kapani-paniwalang malaki kaysa sa pamantayang kasalukuyang lakas ng IGBT. Sa panahon ng proseso ng pag-off gamit ang malaking kasalukuyang gamit ang karaniwang pagtutol sa gate ng Rg, maaari itong maging sanhi ng pagbuo ng malaking boltahe ng paggulong ng alon, lumalagpas sa rating ng IGBT. Para sa kadahilanang ito, dapat mong naaangkop na piliin ang paglaban ng IGBT gate na naaangkop para sa pagharap sa mga kundisyon ng maikling circuit, pagkakaroon ng hindi bababa sa 10-beses na mas mataas kaysa sa normal na halaga ng paglaban sa gate (ngunit mananatili pa rin sa loob ng halaga ng pasulong SOA na bias). Ito ay upang mapigilan ang pagbuo ng boltahe ng alon sa mga collector-emitter ledas ng IGBT sa mga panahon kung kailan naputol ang kasalukuyang circuit. Bilang karagdagan, ang maikling circuit makatiis oras tSC ay maaaring maging sanhi ng pamamahagi ng paggulong sa iba pang mga nauugnay na aparato. Dapat mag-ingat upang matiyak ang sapat na margin ng isang minimum na 2 beses sa karaniwang tagal ng panahon na kinakailangan para masimulan ang pagpapatakbo ng circuit ng proteksyon ng maikling circuit. Ang ganap na maximum na rating para sa temperatura ng j junction ng karamihan sa aparato ng semiconductor ay 150 ℃, ngunit ang Tjmax = 175 ℃ ay itinakda ayon sa kinakailangan para sa mga bagong aparato sa henerasyon upang mapaglabanan ang nadagdagan na mga pagtutukoy ng temperatura. Upang masiguro ang mabisang pagpapatakbo sa Tjmax = 175 ℃, marami sa mga parameter para sa karaniwang pagsubok na pare-pareho sa 150 ℃ ay napabuti at naisagawa ang pagpapatunay ng pagpapatakbo. Nasabi na, saklaw ang mga batayan ng pagsubok na patungkol sa mga detalye ng aparato. Tiyaking napatunayan mo ang data ng pagiging maaasahan na nauugnay sa aparato na maaaring ilalapat mo, para sa idinagdag na impormasyon. Gayundin tandaan na ang halaga ng Tjmax ay hindi lamang isang paghihigpit para sa patuloy na pagtatrabaho, sa halip ay isang pagtutukoy din para sa regulasyon na hindi dapat malampasan kahit sa isang sandali. Kaligtasan laban sa pagwawaldas ng mataas na temperatura, kahit na para sa isang maikling sandali para sa isang IGBT, sa panahon ng ON / OFF switching ay dapat na mahigpit na isinasaalang-alang. Siguraduhing gumana kasama ang IGBT sa isang kapaligiran na sa anumang paraan ay hindi hihigit sa pinakamataas na temperatura ng kaso ng breakdown ng Tj = 175 ℃. Pagkawala sa Conduction: Habang pinapagana ang isang inductive load sa pamamagitan ng isang IGBT, ang natamo na pagkalugi ay karaniwang ikinategorya sa pagkawala ng pagpapadaloy at pagkawala ng paglipat. Ang pagkawala na nangyayari sa sandaling ang IGBT ay ganap na nakabukas ON ay tinatawag na pagkawala ng conduction, habang ang pagkawala ay nagaganap sa panahon ng paglipat ng IGBT mula ON hanggang OFF o OFF sa ON ay kilala bilang switching loss. Dahil sa ang katunayan, ang pagkawala ay nakasalalay sa pagpapatupad ng boltahe at kasalukuyang tulad ng ipinakita sa ibinigay na formula sa ibaba, ang pagkawala ay nagmumula bilang isang resulta ng epekto ng boltahe ng saturation ng kolektor-emitter na VCE (sat), kahit na habang ang aparato ay isinasagawa. Ang VCE (sat) ay dapat na minimal, dahil ang pagkawala ay maaaring maging sanhi ng pagbuo ng init sa loob ng IGBT. Paglipat ng Pagkawala: Tulad ng pagkawala ng IGBT ay maaaring maging hamon upang tantyahin ang paggamit ng oras ng paglipat, ang mga talahanayan ng sanggunian ay isinasama sa mga nauugnay na mga datasheet upang matulungan ang mga taga-disenyo ng circuit upang matukoy ang pagkawala ng paglipat. Ang larawan 24 sa ibaba ay nagpapakita ng mga katangian ng paglipat ng pagkawala para sa IGBT RBN40H125S1FPQ. Ang mga kadahilanan na Eon at Eoff ay lubos na naiimpluwensyahan ng kasalukuyang kolektor, paglaban sa gate, at temperatura ng pagpapatakbo. Eon (Pagkawala ng enerhiya sa Turn-on) Ang dami ng pagkawala na nabuo sa panahon ng proseso ng turn-on ng IGBT para sa isang inductive load, kasama ang pagkawala ng pagbawi sa reverse recovery ng diode. Ang Eon ay kinakalkula mula sa puntong kapag ang boltahe ng gate ay pinalakas sa IGBT at ang kasalukuyang kolektor ay nagsisimulang maglakbay, hanggang sa punto ng oras kung kailan ang IGBT ay ganap na inilipat sa naka-ON na estado Eoff (Pag-off ng pagkawala ng enerhiya Ito ay ang lakas ng pagkawala na nagreresulta sa panahon ng turn-off para sa mga inductive load, na kinabibilangan ng kasalukuyang buntot. Ang Eoff ay sinusukat mula sa punto kung saan ang kasalukuyang gate ay napuputol lamang at ang boltahe ng emitor ng kolektor ay nagsisimulang umakyat, hanggang sa punto ng oras kung saan naabot ng IGBT ang isang kumpletong naka-OFF na estado. Ang aparato na insulated-gate bipolar transistor (IGTB) ay isang uri ng three-terminal power semiconductor device na karaniwang ginagamit bilang electronic switch at kilala rin sa pagbibigay ng isang kumbinasyon ng napakabilis na paglipat at mataas na kahusayan sa mas bagong mga aparato. Ang isang hanay ng mga modernong kagamitan tulad ng VFDs (Vaiable Frequency Drives), VSFs (variable speed refrigerator), tren, stereo system na may switching amplifiers, electric car, at aircon ay gumagamit ng insulated-gate bipolar transistor para sa paglipat ng kuryenteng kuryente. Simbolo ng depletion mode na IGBT Kung sakaling ang mga amplifier ay gumagamit ng insulated-gate bipolar transistor na madalas na synthesize ng mga waveform na kumplikado sa likas na katangian kasama ang mga low-pass filters at pulse width modulation tulad ng insulated-gate bipolar transistor ay karaniwang dinisenyo upang i-on at patayin sa isang mabilis at mabilis na tulin. Ang mga rate ng pag-uulit ng pulso ay ipinagyayabang ng mga modernong aparato na binubuo ng paglipat ng application at mahulog nang maayos sa loob ng saklaw ng ultrasonic na kung saan ay ang mga frequency na sampung beses na mas mataas kaysa sa pinakamataas na dalas ng audio na hinawakan ng aparato kapag ang mga aparato ay ginagamit sa anyo ng isang analog audio amplifier. Ang MOSFET na binubuo ng mataas na kasalukuyang at mga katangian ng isang simpleng gate-drive ay pinagsama sa mga bipolar transistors na may mababang saturation-voltage na kapasidad ng IGTB. Ang isang solong aparato ay ginawa ng IGBT sa pamamagitan ng pagsasama ng bipolar power transistor na kumikilos bilang isang switch at isang nakahiwalay na gate FET na kumikilos bilang control input. Ang insulated-gate bipolar transistor (IGTB) ay pangunahing ginagamit sa mga application na binubuo ng maraming mga aparato na inilalagay sa parallel sa bawat isa at karamihan sa mga oras ay may kapasidad ng paghawak ng napakataas na kasalukuyang na nasa saklaw ng daan-daang mga amperes kasama ang isang 6000V na boltahe ng pag-block, na siya namang ay katumbas ng daan-daang kilowatts na gumagamit ng daluyan hanggang sa mataas na lakas tulad ng pagpainit ng induction, mga power supply na naka-switch-mode, at kontrol ng motor na traksyon. Insulated-gate bipolar transistors na malaki ang sukat. Ang insulated-gate bipolar transistor (IGTB) ay isang bago at kamakailang imbensyon ng oras. Ang mga aparatong unang henerasyon na naimbento at inilunsad noong 1980s at ang mga unang taon ng 1990 ay natagpuan na may mabagal na proseso ng paglipat na medyo at madaling kapitan ng pagkabigo sa pamamagitan ng iba't ibang mga mode tulad ng latchup (kung saan ang aparato ay magpapatuloy na nakabukas at hindi bubuksan off hanggang sa kasalukuyang patuloy na dumadaloy sa pamamagitan ng aparato), at pangalawang pagkasira (kung saan kapag ang daloy ng mataas na kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng aparato, ang isang naisalokal na hotspot na naroroon sa aparato ay napupunta sa thermal runaway at dahil dito sinunog ang aparato). Mayroong maraming pagpapabuti na sinusunod sa mga aparatong pangalawang henerasyon at ang pinaka bagong mga aparato sa bloke, ang mga aparatong pang-henerasyon ay itinuturing na mas mahusay pa kaysa sa mga unang aparato ng henerasyon ng paghatak. Ang mga aparatong pangatlong henerasyon ay binubuo ng MOSFETs na may bilis ng karibal, at pagpapaubaya at pagiging masungit ng mahusay na antas. Ang mga aparato ng pangalawa at pangatlong henerasyon ay binubuo ng rating ng pulso na labis na mataas na ginagawang mas kapaki-pakinabang upang makalikha ng malalaking pulso ng kuryente sa iba't ibang lugar tulad ng plasma physics at maliit na butil. Sa gayon ang pangalawa at pangatlong henerasyon na aparato ay pinalitan ang halos lahat ng mga mas matandang aparato tulad ng nag-trigger ng mga puwang ng spark at thyratron na ginamit sa mga lugar na ito ng plasma physics at maliit na butil. Ang mga aparatong ito ay nagtataglay din ng akit para sa hobbyist ng mataas na boltahe dahil sa kanilang mga pag-aari ng mataas na mga rating ng pulso at pagkakaroon sa merkado sa mababang presyo. Pinahihintulutan nito ang hobbyist na makontrol ang malaking dami ng lakas upang makapagmaneho ng mga aparato tulad ng coil-gums at Tesla coil. Ang mga insulated-gate bipolar transistors ay magagamit sa abot-kayang saklaw ng presyo at sa gayon ay kumilos bilang isang mahalagang tagapagbigay para sa mga hybrid na kotse at de-kuryenteng sasakyan. Kagandahang-loob: Renesas Ipasa ang Ligtas na Lugar ng Pagpapatakbo ng Bias
Reverse Bias Safe Operating Area
Static na Katangian
ng isang IGBT ay nakasalalay sa temperatura.
Mga Katangian sa Kapasidad sa Gate
Ang mga pamamaraan sa pagtatrabaho na nauugnay sa bawat panahon ay ipinaliwanag sa ibaba.
Paano Tukuyin ang Kasalukuyang Gate Drive
IG (rurok) = VGE (on) / Rg + Rs + rg 
Pagkalkula sa Pagkawala ng Drive
Mga Katangian sa Paglilipat
Lumipat ng Oras
Mga built-in na Katangian ng Diode
Ang mga built-in na Diode Reverse Recovery Characteristics
Mga Katangian ng Built-in na Pag-forward ng Boltahe
Mga Katangian ng Paglaban sa Thermal
ΔTj = Pd × θj - c (t) = 60 × 0.17 = 10.2 Mag-load ng Mga Maikling Katangian ng Circuit
Maximum Junction Temperature Tjmax para sa 175 ℃
.
Ipinapakita ng Talahanayan 3 ang isang mahusay na halimbawa ng mga kundisyon sa pagsubok para sa IGBT RBN40H125S1FPQ na idinisenyo upang mapaglabanan ang 175 ℃ habang tumatakbo sa mga mataas na kaso na tempeature.
Mga Pagkawala ng IGBT
Pagkawala (P) = boltahe (V) × kasalukuyang (I)
Pagkawala sa pag-on: P (I-ON) = VCE (sat) × IC 
Buod
IGBT para sa Mga Mataas na Kasalukuyang Aplikasyon
Ang IGBTs ay isang Kumbinasyon ng BJT at Mosfet
Ang IGBT ay ang Pinaka-Advanced na Transistors
Ang Mga Bagong Mosfet ay Nakikipagkumpitensya sa IGBTs
Nakaraan: Paano Gumawa ng Dye-Sensified Solar Cell o Solar Cell mula sa Fruit Tea Susunod: Madaling H-Bridge MOSFET Driver Module para sa mga Inverters at Motors
