IGBT ट्रान्झिस्टर
एका वेगळ्या गेटसह द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर हे नवीन प्रकारचे सक्रिय उपकरण आहेत जे तुलनेने अलीकडे दिसले. त्याची इनपुट वैशिष्ट्ये फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या इनपुट वैशिष्ट्यांसारखी आहेत आणि त्याची आउटपुट वैशिष्ट्ये द्विध्रुवीय आउटपुट वैशिष्ट्यांसारखी आहेत.
साहित्यात, या उपकरणाला IGBT (इन्सुलेटेड गेट बायपोलर ट्रान्झिस्टर) म्हणतात... वेगाच्या बाबतीत, ते लक्षणीयरित्या श्रेष्ठ आहे. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर... बर्याचदा, IGBT ट्रान्झिस्टरचा वापर पॉवर स्विच म्हणून केला जातो, जेथे चालू होण्याची वेळ 0.2 — 0.4 μs असते आणि टर्न-ऑफची वेळ 0.2 — 1.5 μs असते, स्विच केलेले व्होल्टेज 3.5 kV पर्यंत पोहोचतात आणि प्रवाह 1200 A असतात. .
IGBT-T ट्रान्झिस्टर उच्च व्होल्टेज रूपांतरण सर्किट्समधून थायरिस्टर्सची जागा घेतात आणि गुणात्मकदृष्ट्या चांगल्या वैशिष्ट्यांसह स्पंदित दुय्यम वीज पुरवठा तयार करणे शक्य करतात. IGBT-T ट्रान्झिस्टर मोठ्या प्रमाणावर इलेक्ट्रिक मोटर्स नियंत्रित करण्यासाठी इन्व्हर्टरमध्ये, 1 kV वरील व्होल्टेज आणि शेकडो अँपिअरच्या प्रवाहासह उच्च-पॉवर सतत पॉवर सिस्टममध्ये वापरले जातात.काही प्रमाणात, हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की शेकडो अँपिअरच्या प्रवाहाच्या चालू स्थितीत, ट्रान्झिस्टरवर व्होल्टेज ड्रॉप 1.5 - 3.5V च्या श्रेणीत आहे.
IGBT ट्रान्झिस्टर (Fig. 1) च्या संरचनेवरून पाहिल्याप्रमाणे, हे एक जटिल उपकरण आहे ज्यामध्ये pn-p ट्रान्झिस्टर एन-चॅनेल MOS ट्रान्झिस्टरद्वारे नियंत्रित केले जाते.
IGBT ट्रान्झिस्टरचा संग्राहक (Fig. 2, a) VT4 ट्रान्झिस्टरचा उत्सर्जक आहे. जेव्हा गेटवर सकारात्मक व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा ट्रान्झिस्टर VT1 मध्ये विद्युतीय वाहिनी असते. त्याद्वारे, IGBT ट्रान्झिस्टरचा उत्सर्जक (VT4 ट्रान्झिस्टरचा संग्राहक) VT4 ट्रान्झिस्टरच्या पायाशी जोडला जातो.
यामुळे ते पूर्णपणे अनलॉक झाले आहे आणि IGBT ट्रान्झिस्टरचे कलेक्टर आणि त्याचे उत्सर्जक यांच्यातील व्होल्टेज ड्रॉप VT4 ट्रान्झिस्टरच्या एमिटर जंक्शनमधील व्होल्टेज ड्रॉपच्या समान होते, VT1 ट्रान्झिस्टरवर व्होल्टेज ड्रॉप Usi सह बेरीज केले जाते.
वाढत्या तापमानासह p—n जंक्शनमधील व्होल्टेज ड्रॉप कमी होत असल्यामुळे, विशिष्ट वर्तमान श्रेणीतील अनलॉक केलेल्या IGBT ट्रान्झिस्टरमधील व्होल्टेज ड्रॉपमध्ये नकारात्मक तापमान गुणांक असतो, जो उच्च प्रवाहावर सकारात्मक होतो. म्हणून, IGBT मधील व्होल्टेज ड्रॉप डायोड (VT4 emitter) च्या थ्रेशोल्ड व्होल्टेजच्या खाली येत नाही.
तांदूळ. 2. IGBT ट्रान्झिस्टरचे समतुल्य सर्किट (a) आणि त्याचे चिन्ह देशी (b) आणि परदेशी (c) साहित्यात
IGBT ट्रान्झिस्टरवर लागू केलेला व्होल्टेज जसजसा वाढतो, चॅनेलचा प्रवाह वाढतो, जो VT4 ट्रान्झिस्टरचा बेस करंट ठरवतो, तर IGBT ट्रान्झिस्टरवरील व्होल्टेज ड्रॉप कमी होतो.
जेव्हा ट्रान्झिस्टर व्हीटी 1 लॉक केले जाते, तेव्हा ट्रान्झिस्टर व्हीटी 4 चा प्रवाह लहान होतो, ज्यामुळे तो लॉक केलेला समजणे शक्य होते. जेव्हा हिमस्खलन खंडित होते तेव्हा थायरिस्टर-नमुनेदार ऑपरेशन मोड अक्षम करण्यासाठी अतिरिक्त स्तर सादर केले जातात. बफर लेयर n + आणि रुंद बेस रिजन n– p — n — p ट्रान्झिस्टरच्या सध्याच्या वाढीमध्ये घट प्रदान करतात.
स्विचिंग चालू आणि बंद करण्याचे सामान्य चित्र खूपच गुंतागुंतीचे आहे, कारण चार्ज वाहकांच्या गतिशीलतेमध्ये बदल आहेत, p — n — p आणि n — p — n ट्रान्झिस्टरमधील वर्तमान हस्तांतरण गुणांक, संरचनेत असलेल्या ट्रान्झिस्टरमध्ये बदल आहेत. प्रदेश, इ. जरी तत्त्वतः IGBT ट्रान्झिस्टर रेखीय मोडमध्ये ऑपरेट करण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात, परंतु ते मुख्यतः की मोडमध्ये वापरले जातात.
या प्रकरणात, स्विच व्होल्टेजमधील बदल अंजीर मध्ये दर्शविलेल्या वक्र द्वारे दर्शविले जातात.
तांदूळ. 3. IGBT ट्रान्झिस्टरचे व्होल्टेज ड्रॉप Uke आणि वर्तमान Ic मध्ये बदल
तांदूळ. 4. IGBT प्रकारच्या ट्रान्झिस्टरचे समतुल्य आकृती (a) आणि त्याची वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्ये (b)
अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की बहुतेक IGBT ट्रान्झिस्टरसाठी, चालू आणि बंद होण्याची वेळ 0.5 — 1.0 μs पेक्षा जास्त नसते. अतिरिक्त बाह्य घटकांची संख्या कमी करण्यासाठी, आयजीबीटी ट्रान्झिस्टरमध्ये डायोड समाविष्ट केले जातात किंवा अनेक घटक असलेले मॉड्यूल तयार केले जातात (चित्र 5, a — d).
तांदूळ. 5. IGBT-ट्रान्झिस्टरच्या मॉड्यूल्सची चिन्हे: a — MTKID; b — MTKI; c — M2TKI; d — MDTKI
IGBT ट्रान्झिस्टरच्या चिन्हांमध्ये हे समाविष्ट आहे: अक्षर M — संभाव्य-मुक्त मॉड्यूल (बेस वेगळा आहे); 2 - कळांची संख्या; टीसीआय अक्षरे - इन्सुलेटेड कव्हरसह द्विध्रुवीय; DTKI — पृथक गेटसह डायोड / बायपोलर ट्रान्झिस्टर; TCID — द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर / आयसोलेटेड गेट डायोड; संख्या: 25, 35, 50, 75, 80, 110, 150 — कमाल वर्तमान; संख्या: 1, 2, 5, 6, 10, 12 — संग्राहक आणि उत्सर्जक Uke (* 100V) दरम्यान कमाल व्होल्टेज. उदाहरणार्थ, MTKID-75-17 मॉड्यूलमध्ये UKE = 1700 V, I = 2 * 75A, UKEotk = 3.5 V, PKmax = 625 W आहे.
तांत्रिक विज्ञानाचे डॉक्टर, प्रोफेसर एल.ए. पोटापोव्ह