Химия - IGBT

22 июля 2011


Оглавление:
1. IGBT
2. IGBT
3. Применение

IGBT — силовой электронный прибор, предназначенный, в основном, для управления электрическими приводами. Выпускаются как отдельные IGBT, так и силовые сборки на их основе, например, для управления цепями трёхфазного тока.

История

До 70-х годов XX века в качестве силовых полупроводниковых приборов, помимо тиристора, использовались биполярные транзисторы. Их эффективность была ограничена несколькими недостатками:

• необходимость большого тока базы для включения;
• наличие при запирании токового «хвоста», поскольку ток коллектора не спадает мгновенно после снятия тока управления — появляется сопротивление в цепи коллектора, и транзистор нагревается;
• зависимость параметров от температуры;
• напряжения насыщения цепи коллектор-эмиттер ограничивает минимальное рабочее напряжение.

С появлением полевых транзисторов, выполненных по технологии МОП, ситуация изменилась. В отличие от биполярных, полевые транзисторы:

• управляется не током, а напряжением;
• их параметры не так сильно зависят от температуры;
• их рабочее напряжение теоретически не имеет нижнего предела благодаря использованию многоячеистых СБИС;
• имеют низкое сопротивление канала;
• могут работать в широком диапазоне токов;
• имеют высокую частоту переключения;
• высокие рабочие напряжения при больших линейных и нагрузочных изменениях, тяжёлых рабочих циклах и низких выходных мощностях.

Полевые МОП-транзисторы легко управляются, что свойственно транзисторам с изолированным затвором, и имеют встроенный диод утечки для ограничения случайных бросков тока. Типичные применения этих транзисторов — разнообразные импульсные преобразователи напряжения с высокими рабочими частотами, и даже аудио усилители.

Первые мощные полевые транзисторы были созданы в СССР в НИИ «Пульсар» ещё в 1973 г., а их ключевые свойства исследованы в Смоленском филиале МЭИ. Обзор этих работ есть в книге Дьяконов В. П. и др. Энциклопедия устройств на полевых транзисторах — М.: СОЛОН-Пресс, 2002. — 512 с..

В рамках этих работ ещё в 1979 г. были предложены составные транзисторы с управлением мощным биполярным транзистором от полевого транзистора с изолированным затвором. Было показано, что выходные токи и напряжения составных структур определяются биполярным транзистором, а входные — полевым. Было доказано, что биполярный транзистор в ключе на составном транзисторе не насыщается, что резко уменьшает задержку при выключении ключа были показаны достоинства таких транзисторов в роли силовых ключей.

В НИИ «Пульсар» от 15.02.1979 г. была подана заявка на авторское свидетельство СССР на «Полупроводниковый прибор», выполненный в виде единой структуры, содержащей мощный биполярный транзистор на поверхности которого создан полевой транзистор с V-образным изолированным затвором.

Намного позднее, в 1985 г., был разработан биполярный транзистор с изолированным затвором с полностью плоской структурой и более высокими рабочими напряжениями. Это произошло почти одновременно в лабораториях фирм General Electric в городе Schenectady и в RCA в Princeton. Первоначально устройство называли COMFET, GEMFET или IGFET. В прошлом десятилетии приняли название IGBT. Это устройство имеет:

• малые потери в открытом состоянии при больших токах и высоких напряжениях;
• характеристики переключения и проводимость биполярного транзистора;
• управление как у MOSFET — напряжением.

Просмотров: 3561

<<< Эпитаксия

Pin диод >>>