Moderni izolirana bipolarni tranzistori (IGBTS) obično se primjenjuju kao bipolarni uređaj koji kontrolira napon koji ima ulazne karakteristike poluvodiča-oksida (MOS) i bipolarne izlazne značajke. Uvođenje IGBT-a omogućilo je inženjerima elektronike da iskoriste prednosti i tranzistora s efektom polja (MOSFET) i bipolarnog tranzistora malog signala (BJT) kao jednog dijela hardvera koji kombinira funkcionalnost MosFET i BJT komponente. Struktura kombinira jednostavne karakteristike mosfeta na vratima s visokom strujom i naponom niskog zasićenja bipolarnih tranzistora.
Izraz "izolirana vrata" opisuje visoku ulaznu impedanciju unosa MOSFET -a jer koristi napon na svom terminalu za vrata, a ne vanjsku opskrbu. Izraz "bipolarni" opisuje izlaznu regiju BJT -a, gdje struja teče putem dva nosača naboja: elektrone i rupe. Zbog toga može upravljati ogromnim strujama i naponima sa samo malo napona signala. IGBT je uređaj koji kontrolira napon zbog svoje hibridne konstrukcije.
Vrijednost IGBT -a u elektroničkoj energiji
Elektronika napajanja pronalazi široku uporabu za IGBT, posebno u servu i trofaznim pogonima za modulaciju širine impulsa (PWM) koji zahtijevaju preciznu kontrolu nad širokim rasponom brzina uz minimalnu pozadinu. Ovi se uređaji mogu koristiti i u napajačkim krugovima kojima je potrebno često prebacivanje, kao što su neprekidno napajanje (UPS) i sustavi napajanja na napajanju (SMPS).IGBTPovećava učinkovitost i smanjuje buku, što ga čini dinamičnijim izvođačem u inverterskim krugovima u automobilima i kamionima, kao i u industrijskim motorima i kućanskim aparatima poput klima uređaja i hladnjaka.
Uz to, IGBT se također obično koriste u sustavima obnovljivih izvora energije kao što su pretvarači solarne i vjetroelektrane, gdje pomažu u učinkovitoj pretvorbi DC energije u izmjeničnu energiju za upotrebu u kućama i tvrtkama. Oni mogu podnijeti visoku razinu napona i struje, što ih čini idealnim za ove primjene. Tehnologija djeluje jednako dobro u krugovima pretvarača rezonantnih načina i indukcijskim štednjacima. Komercijalno dostupni IGBT -ovi imaju niske gubitke prebacivanja i provodljivosti.
Uobičajena upotreba IGBT -a
Uzmimo primjer kruga grijanja u izazivanju. Prebacivanje nula napona ili prebacivanje nulte struje koristi se za indukcijsko grijanje kako bi se smanjio gubitak prebacivanja. IGBT -ovi se ovdje često preferiraju kao prekidač zbog napona ili struje visokog rezonancije. Osobito, indukcijske mikrovalne pećnice, indukcijske kuharice riže i drugi uređaji za indukciju kuhanja mogu se sve zbog upotrebe IGBT -a. Slično tome, u UPS sustavima, IGBT su dostupni i u srednjim i u velikom kapacitetu (nekoliko KVA ili većeg kapaciteta), koji doprinose uštedi prostora i visokoj učinkovitosti.
Drugi primjer je pretvarač izvora napona (VSC). IGBT -ovi imaju visoki napon i struju, što omogućava razinu kontrole i fleksibilnosti koji nisu dostižni s tiristorima. Njihova upotreba podržava implementaciju multiterminalnih DC linija, a poteškoća u filtriranju trenutnih harmonika na izmjeničnoj strani pretvarača smanjena je primjenom tehnika PWM i višeslojnih pretvarača. Budući da visokonaponski DC (HVDC) koji koristi VSC postaje sve rašireniji pri većim naponima i strujama zahvaljujući neumoljivom napretku IGBT -a, DC linije se pojavljuju kao privlačnija alternativa za kraće crte jer omogućavaju veću kontrolu protočnih ruta na mreži.
Prednosti IGBTS -a nad BJT i MOSFET
Modulacija vodljivosti rezultira izuzetno malim padom napona na državi i visokom gustoćom struje na stanju. To omogućava smanjenje veličine i cijene čipa.
Ulazni mos izgled vrata omogućuje nisku mogućnost snage vožnje i jednostavan pogonski krug. U aplikacijama visoke struje i napona to omogućava jednostavniju regulaciju od uređaja koji kontroliraju struju.
Veliko sigurno radno područje. U usporedbi s bipolarnim tranzistorom, mnogo je bolji u provođenju struje i dokazuje se superiornim i u mogućnostima blokiranja naprijed i obrnutog.
Zaključak
IGBT-ovi su bipolarni uređaji koji kontroliraju napon s ulaznim karakteristikama sličnim MOS-u i bipolarnim izlaznim značajkama, koji se koriste u sklopovima napajanja elektronike kao što su pretvarači, UPS, VSC i inducirajući krugove grijanja. Komercijalno dostupni IGBT-ovi imaju niske gubitke prebacivanja i provodljivosti i nude mnoge prednosti u odnosu na BJT i MOSFET, kao što su mali pad napona na državnom naponu, visoka gustoća struje na državi, niska vožnja, jednostavnija regulacija, veliko sigurno radno područje i vrhunske mogućnosti blokiranja prema naprijed i obrnuto. Uz to, IGBT-ovi imaju brzinu brzog prebacivanja i sposobni su upravljati visokom razinom snage, što ih čini idealnim za upotrebu u aplikacijama za elektroničku energiju kao što su HVDC prijenosni sustavi.