IGBT

Благодаря изолированным затворам, IGFET всех типов имеют чрезвычайно высокий коэффициент усиления по току:не может быть постоянного тока затвора, если нет непрерывной цепи затвора, в которой может непрерывно течь ток. Таким образом, единственный ток, который мы видим через вывод затвора IGFET, - это любой переходный процесс (кратковременный всплеск), который может потребоваться для зарядки емкости затворного канала и смещения области истощения, когда транзистор переключается из состояния «включено» в состояние « выключено »или наоборот.

Этот высокий коэффициент усиления по току на первый взгляд может дать технологии IGFET явное преимущество перед биполярными транзисторами для управления очень большими токами. Если биполярный переходной транзистор используется для управления большим током коллектора, должен быть значительный базовый ток, получаемый или опускаемый какой-либо схемой управления, в соответствии с коэффициентом β. В качестве примера:для того, чтобы силовой BJT с β, равным 20, проводил ток коллектора в 100 А, должен быть не менее 5 А базового тока, что само по себе является значительным током для миниатюрных дискретных или интегральных схем управления. обрабатывать:

Транзистор со схемой управления

Было бы неплохо с точки зрения схемы управления иметь силовые транзисторы с высоким коэффициентом усиления по току, так что для управления током нагрузки требуется гораздо меньший ток. Конечно, мы можем использовать транзисторы на паре Дарлингтона для увеличения коэффициента усиления по току, но такая схема по-прежнему требует гораздо большего управляющего тока, чем эквивалентный силовой IGFET:

К сожалению, у IGFET есть проблемы с собственным контролем высокого тока:они обычно демонстрируют большее падение напряжения сток-исток в насыщенном состоянии, чем падение напряжения между коллектором и эмиттером насыщенного BJT. Это большее падение напряжения означает более высокую рассеиваемую мощность при той же величине тока нагрузки, что ограничивает полезность IGFET-транзисторов в качестве высокомощных устройств. Хотя некоторые специализированные конструкции, такие как так называемый транзистор VMOS, были разработаны с целью минимизировать этот неотъемлемый недостаток, биполярный переходный транзистор все же превосходит по своей способности коммутировать большие токи.

Интересное решение этой дилеммы использует лучшие характеристики IGFET-транзисторов с лучшими функциями BJT-транзисторов в одном устройстве, которое называется биполярным транзистором с изолированным затвором или IGBT. Также известный как биполярный МОП-транзистор, полевой транзистор с модуляцией проводимости (COMFET) или просто как транзистор с изолированным затвором (IGT), он эквивалентен паре Дарлингтона IGFET и BJT:

Условное обозначение и эквивалентная схема

По сути, IGFET управляет базовым током BJT, который управляет основным током нагрузки между коллектором и эмиттером. Таким образом, достигается чрезвычайно высокий коэффициент усиления по току (поскольку изолированный затвор IGFET практически не потребляет ток от схемы управления), но падение напряжения между коллектором и эмиттером во время полной проводимости такое же низкое, как у обычного BJT.

Недостаток IGBT

Одним из недостатков IGBT перед стандартным BJT является более медленное время выключения. Для быстрого переключения и высокой пропускной способности по току трудно превзойти биполярный переходной транзистор. Более быстрое выключение IGBT может быть достигнуто за счет определенных изменений конструкции, но только за счет более высокого падения напряжения в режиме насыщения между коллектором и эмиттером. Однако IGBT представляет собой хорошую альтернативу IGFET и BJT для приложений управления высокой мощностью.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Рабочий лист биполярных транзисторов с изолированным затвором