Што такое IGBT-транзістар?

Паралельна з вывучэннем уласцівасцей паўправаднікоў адбывалася і ўдасканаленне тэхналогіі вырабу прыбораў на іх аснове. Паступова з'яўляліся ўсё новыя элементы, з добрымі эксплуатацыйнымі характарыстыкамі. Першы IGBT-транзістар з'явіўся ў 1985 годзе і спалучаў у сабе унікальныя ўласцівасці біпалярнай і палявой структур. Як аказалася, гэтыя два вядомых на той момант тыпу паўправадніковых прыбораў цалкам могуць "ўжывацца" разам. Яны-то і ўтварылі структуру, якая стала інавацыйнай і паступова набыла велізарную папулярнасць у распрацоўшчыкаў электронных схем. Сама абрэвіятура IGBT (INSULATED Gate Bipolar Transistors) кажа аб стварэнні гібрыднай схемы на аснове біпалярнага і палявога транзістараў. Пры гэтым здольнасць працаваць з вялікімі токамі ў сілавых ланцугах адной структуры спалучалася з высокім уваходным супрацівам іншы.

Сучасны IGBT-транзістар адрозніваецца ад свайго папярэдніка. Справа ў тым, што тэхналогія іх вытворчасці паступова ўдасканальвалася. З моманту з'яўлення першага элемента з такой структурай яго асноўныя параметры змяніліся ў лепшы бок:

• Камутаваныя напружанне вырасла з 1000V да 4500V. Гэта дазволіла выкарыстоўваць сілавыя модулі пры працы ў ланцугах падвышанай напругі. Дыскрэтныя элементы і модулі сталі больш надзейнымі ў працы з індуктыўнасцю ў сілавы ланцугу і больш абароненымі ад імпульсных перашкод.
• Камутаваны ток для дыскрэтных элементаў вырас да 600A ў дыскрэтным і да 1800A ў модульным выкананні. Гэта дазволіла коммутировать токавыя ланцуга вялікай магутнасці і выкарыстоўваць IGBT-транзістар для працы з рухавікамі, награвальнікамі, рознымі ўстаноўкамі прамысловага прызначэння і г.д.
• Прамое падзенне напругі ў адкрытым стане ўпала да 1V. Гэта дазволіла паменшыць плошчу цеплаадводных радыятараў і адначасова знізіць рызыка выхаду з ладу ад цеплавога прабоя.
• Частата камутацыі ў сучасных прыборах дасягае 75 Гц, што дазваляе выкарыстоўваць іх у інавацыйных схемах кіравання электрапрывадам. У прыватнасці, яны з поспехам ужываюцца ў частотных пераўтваральніках. Такія прыборы абсталяваныя ШІМ-кантролерам, які і працуе ў "звязку" з модулем, асноўны элемент у якім - IGBT-транзістар. Частотныя пераўтваральнікі паступова замяшчаюць традыцыйныя схемы кіравання электрапрывадам.
• Хуткадзейнасць прыбора таксама моцна вырасла. Сучасныя транзістары IGBT валодаюць di / dt = 200мкс. Маецца на ўвазе час, затрачаны на ўключэнне / адключэнне. У параўнанні з першымі ўзорамі хуткадзейнасць павялічылася ў пяць разоў. Павелічэнне гэтага параметру ўплывае на магчымую камутаваную частату, што немалаважна пры працы з прыладамі, якія рэалізуюць прынцып ШІМ-рэгулявання.

Таксама ўдасканальваліся і электронныя схемы, якія ажыццяўлялі кіраванне IGBT-транзістарам. Асноўныя патрабаванні, якія прад'яўляліся да іх - гэта забяспечыць бяспечнае і надзейнае пераключэнне прылады. Яны павінны ўлічваць усе слабыя бакі транзістара, у прыватнасці, яго "боязь" перанапружання і статычнага электрычнасці.