Transistor bipolar gerbang bertebat moden (IGBTS) biasanya digunakan sebagai peranti bipolar yang dikawal oleh voltan yang mempunyai ciri-ciri input semikonduktor logam-oksida (MOS) dan ciri-ciri output bipolar. Pengenalan IGBT telah membolehkan jurutera elektronik meraih manfaat kedua-dua Transistor Kesan Power MOS (MOSFET) dan transistor bipolar isyarat kecil (BJT) sebagai satu perkakasan yang menggabungkan fungsi komponen MOSFET dan BJT. Struktur ini menggabungkan ciri-ciri pemacu gerbang MOSFET yang mudah dengan keupayaan voltan-voltan tinggi dan rendah-voltan transistor bipolar.
Istilah "gerbang bertebat" menggambarkan impedans input tinggi input MOSFET kerana ia menggunakan voltan di terminal gerbangnya dan bukannya bekalan luaran. Istilah "bipolar" menggambarkan rantau output BJT, di mana aliran semasa melalui dua pembawa caj: elektron dan lubang. Oleh kerana itu, ia dapat menguruskan arus dan voltan yang besar dengan hanya sedikit voltan isyarat. IGBT adalah peranti kawalan voltan kerana pembinaan hibridnya.
Nilai IGBT dalam Elektronik Kuasa
Elektronik kuasa mencari penggunaan yang meluas untuk IGBT, terutamanya dalam servo modulasi lebar pulse (PWM) dan pemacu tiga fasa yang memerlukan kawalan yang tepat terhadap pelbagai kelajuan dengan bunyi latar belakang yang minimum. Peranti ini juga boleh digunakan dalam litar kuasa yang memerlukan penukaran yang kerap, seperti sistem bekalan kuasa yang tidak terganggu (UPS) dan sistem bekalan kuasa mod (SMPS).IGBTmeningkatkan kecekapan dan mengurangkan bunyi, menjadikannya pelaku yang lebih dinamik dalam litar penyongsang dalam kereta dan trak, serta dalam motor industri dan peralatan rumah seperti penghawa dingin dan peti sejuk.
Di samping itu, IGBT juga biasa digunakan dalam sistem tenaga boleh diperbaharui seperti penyongsang kuasa solar dan angin, di mana mereka membantu untuk menukar kuasa DC secara efisien ke dalam kuasa AC untuk digunakan di rumah dan perniagaan. Mereka boleh mengendalikan tahap voltan tinggi dan semasa, menjadikannya sesuai untuk aplikasi ini. Teknologi ini juga berfungsi dalam litar penukar mod resonan dan periuk induksi. IGBT yang tersedia secara komersil mempunyai kerugian beralih dan pengaliran yang rendah.
Penggunaan biasa IGBT
Mari kita ambil contoh litar pemanasan induksi. Penukaran voltan sifar atau penukaran sifar semasa digunakan dalam pemanasan induksi untuk meminimumkan kehilangan penukaran. IGBTs sering disukai sebagai suis di sini kerana voltan resonans tinggi atau arus. Terutama, ketuhar gelombang mikro induksi, periuk beras induksi dan peralatan memasak induksi lain adalah mungkin kerana penggunaan IGBT. Begitu juga, dalam sistem UPS, IGBTS boleh didapati dalam kedua -dua kapasiti sederhana dan besar (beberapa KVA atau kapasiti yang lebih besar), yang menyumbang kepada penjimatan ruang dan kecekapan yang tinggi.
Satu lagi contoh ialah penukar sumber voltan (VSC). IGBT mempunyai voltan tinggi dan penilaian semasa, yang membolehkan tahap kawalan dan fleksibiliti yang tidak dapat dicapai dengan thyristors. Penggunaan mereka menyokong pelaksanaan garisan DC multiterminal, dan kesukaran menapis harmonik semasa di bahagian AC penukar dikurangkan dengan penggunaan teknik penukar PWM dan multilayer. Oleh kerana Voltan Tinggi DC (HVDC) yang menggunakan VSCs semakin meluas pada voltan dan arus yang lebih tinggi berkat kemajuan tanpa henti IGBT, garis DC muncul sebagai alternatif yang lebih menarik untuk garis yang lebih pendek kerana mereka membolehkan kawalan aliran yang lebih besar pada grid.
Manfaat IGBTS ke atas BJT dan MOSFET
Modulasi kekonduksian mengakibatkan penurunan voltan di negeri yang sangat kecil, dan ketumpatan arus yang tinggi di negeri. Ini membolehkan pengurangan saiz dan harga cip.
Input MOS Gate Layout menyediakan keupayaan kuasa memandu yang rendah dan litar pemacu yang mudah. Dalam aplikasi semasa dan voltan yang tinggi, ini membolehkan peraturan yang lebih mudah daripada peranti terkawal semasa.
Kawasan operasi selamat yang besar. Sebagai perbandingan dengan transistor bipolar, ia adalah lebih baik dalam menjalankan semasa, dan membuktikan unggul dalam keupayaan menyekat ke hadapan dan terbalik.
Kesimpulan
IGBTs adalah peranti bipolar yang dikawal oleh voltan dengan ciri-ciri input seperti MOS dan ciri output bipolar, yang digunakan dalam litar elektronik kuasa seperti inverter, UPS, VSC dan litar pemanasan induksi. IGBT yang tersedia secara komersil mempunyai kerugian beralih dan pengaliran yang rendah, dan menawarkan banyak kelebihan ke atas BJT dan MOSFET, seperti kejatuhan voltan kecil di negeri, ketumpatan semasa di negeri tinggi, kuasa memandu yang rendah, peraturan yang lebih mudah, kawasan operasi selamat yang besar, dan keupayaan menyekat ke hadapan dan terbalik. Di samping itu, IGBT mempunyai kelajuan cepat dan mampu mengendalikan tahap kuasa tinggi, menjadikannya ideal untuk digunakan dalam aplikasi elektronik kuasa seperti sistem penghantaran HVDC.