IGBT டிரான்சிஸ்டர்கள்
தனிமைப்படுத்தப்பட்ட வாயில் கொண்ட இருமுனை டிரான்சிஸ்டர்கள் ஒப்பீட்டளவில் சமீபத்தில் தோன்றிய புதிய வகை செயலில் உள்ள சாதனங்கள் ஆகும். அதன் உள்ளீட்டு பண்புகள் ஒரு புல விளைவு டிரான்சிஸ்டரின் உள்ளீட்டு பண்புகளைப் போலவே இருக்கும் மற்றும் அதன் வெளியீட்டு பண்புகள் இருமுனையின் வெளியீட்டு பண்புகளைப் போலவே இருக்கும்.
இலக்கியத்தில், இந்த சாதனம் IGBT (இன்சுலேட்டட் கேட் பைபோலார் டிரான்சிஸ்டர்) என்று அழைக்கப்படுகிறது... வேகத்தைப் பொறுத்தவரை, இது கணிசமாக உயர்ந்தது. இருமுனை டிரான்சிஸ்டர்கள்... பெரும்பாலும், IGBT டிரான்சிஸ்டர்கள் பவர் சுவிட்சுகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அங்கு டர்ன்-ஆன் நேரம் 0.2 - 0.4 μs, மற்றும் அணைக்கும் நேரம் 0.2 - 1.5 μs, சுவிட்ச் செய்யப்பட்ட மின்னழுத்தங்கள் 3.5 kV ஐ எட்டும், மற்றும் நீரோட்டங்கள் 1200 A ஆகும். .
IGBT-T டிரான்சிஸ்டர்கள் உயர் மின்னழுத்த மாற்ற சுற்றுகளில் இருந்து தைரிஸ்டர்களை மாற்றி, தரமான சிறந்த பண்புகளுடன் துடிப்புள்ள இரண்டாம் நிலை மின் விநியோகத்தை உருவாக்குவதை சாத்தியமாக்குகிறது. IGBT-T டிரான்சிஸ்டர்கள், 1 kV க்கும் அதிகமான மின்னழுத்தங்கள் மற்றும் நூற்றுக்கணக்கான ஆம்பியர்களின் மின்னோட்டங்களைக் கொண்ட உயர்-சக்தி தொடர்ச்சியான சக்தி அமைப்புகளில், மின் மோட்டார்களைக் கட்டுப்படுத்த இன்வெர்ட்டர்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.ஓரளவிற்கு, நூற்றுக்கணக்கான ஆம்பியர்களின் மின்னோட்டத்தில் உள்ள நிலையில், டிரான்சிஸ்டர் முழுவதும் மின்னழுத்த வீழ்ச்சி 1.5 - 3.5V வரம்பில் உள்ளது என்பதே இதற்குக் காரணம்.
IGBT டிரான்சிஸ்டரின் (படம் 1) கட்டமைப்பில் இருந்து பார்க்க முடிந்தால், இது ஒரு சிக்கலான சாதனமாகும், இதில் pn-p டிரான்சிஸ்டர் ஒரு n- சேனல் MOS டிரான்சிஸ்டரால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.
IGBT டிரான்சிஸ்டரின் சேகரிப்பான் (படம் 2, a) VT4 டிரான்சிஸ்டரின் உமிழ்ப்பான் ஆகும். கேட் மீது நேர்மறை மின்னழுத்தம் பயன்படுத்தப்படும் போது, டிரான்சிஸ்டர் VT1 ஒரு மின்சாரம் நடத்தும் சேனலைக் கொண்டுள்ளது. அதன் மூலம், IGBT டிரான்சிஸ்டரின் உமிழ்ப்பான் (VT4 டிரான்சிஸ்டரின் சேகரிப்பான்) VT4 டிரான்சிஸ்டரின் அடித்தளத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.
இது முற்றிலும் திறக்கப்பட்டது மற்றும் IGBT டிரான்சிஸ்டரின் சேகரிப்பான் மற்றும் அதன் உமிழ்ப்பான் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான மின்னழுத்த வீழ்ச்சி VT4 டிரான்சிஸ்டரின் உமிழ்ப்பான் சந்திப்பில் உள்ள மின்னழுத்த வீழ்ச்சிக்கு சமமாகிறது, VT1 டிரான்சிஸ்டரில் Usi மின்னழுத்த வீழ்ச்சியுடன் சுருக்கப்பட்டுள்ளது.
அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் p — n சந்திப்பில் மின்னழுத்த வீழ்ச்சி குறைவதால், ஒரு குறிப்பிட்ட மின்னோட்ட வரம்பில் திறக்கப்பட்ட IGBT டிரான்சிஸ்டரில் மின்னழுத்த வீழ்ச்சி எதிர்மறை வெப்பநிலை குணகத்தைக் கொண்டுள்ளது, இது அதிக மின்னோட்டத்தில் நேர்மறையாக மாறும். எனவே, IGBT முழுவதும் மின்னழுத்த வீழ்ச்சியானது டையோடின் (VT4 உமிழ்ப்பான்) வாசல் மின்னழுத்தத்திற்கு கீழே வராது.
அரிசி. 2. IGBT டிரான்சிஸ்டரின் சமமான சுற்று (a) மற்றும் அதன் சின்னம் சொந்த (b) மற்றும் வெளிநாட்டு (c) இலக்கியங்களில்
IGBT டிரான்சிஸ்டருக்கு பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கும் போது, சேனல் மின்னோட்டம் அதிகரிக்கிறது, இது VT4 டிரான்சிஸ்டரின் அடிப்படை மின்னோட்டத்தை தீர்மானிக்கிறது, அதே நேரத்தில் IGBT டிரான்சிஸ்டரில் மின்னழுத்த வீழ்ச்சி குறைகிறது.
டிரான்சிஸ்டர் VT1 பூட்டப்பட்டிருக்கும் போது, டிரான்சிஸ்டர் VT4 இன் மின்னோட்டம் சிறியதாகிறது, இது பூட்டப்பட்டதாகக் கருதுவதை சாத்தியமாக்குகிறது. பனிச்சரிவு முறிவு ஏற்படும் போது தைரிஸ்டர்-வழக்கமான செயல்பாட்டு முறைகளை முடக்க கூடுதல் அடுக்குகள் அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன. இடையக அடுக்கு n + மற்றும் பரந்த அடிப்படை பகுதி n– ஆகியவை p — n — p டிரான்சிஸ்டரின் தற்போதைய ஆதாயத்தைக் குறைக்கின்றன.
சார்ஜ் கேரியர்களின் இயக்கம், p — n — p மற்றும் n — p — n டிரான்சிஸ்டர்களில் உள்ள மின்னோட்ட பரிமாற்ற குணகங்கள் ஆகியவற்றின் இயக்கத்தில் மாற்றங்கள் இருப்பதால், ஆன் மற்றும் ஆஃப் செய்வதற்கான பொதுவான படம் மிகவும் சிக்கலானது. பிராந்தியங்கள், முதலியன. கொள்கையளவில் IGBT டிரான்சிஸ்டர்கள் நேரியல் பயன்முறையில் செயல்பட பயன்படுத்தப்படலாம் என்றாலும், அவை முக்கியமாக முக்கிய பயன்முறையில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
இந்த வழக்கில், சுவிட்ச் மின்னழுத்தங்களில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள வளைவுகளால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.
அரிசி. 3. மின்னழுத்த வீழ்ச்சி Uke மற்றும் IGBT டிரான்சிஸ்டரின் தற்போதைய Ic இல் மாற்றம்
அரிசி. 4. IGBT வகை டிரான்சிஸ்டரின் சமமான வரைபடம் (a) மற்றும் அதன் தற்போதைய மின்னழுத்த பண்புகள் (b)
பெரும்பாலான IGBT டிரான்சிஸ்டர்களில், டர்ன்-ஆன் மற்றும் டர்ன்-ஆஃப் நேரங்கள் 0.5 - 1.0 μs ஐ விட அதிகமாக இல்லை என்று ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன. கூடுதல் வெளிப்புற கூறுகளின் எண்ணிக்கையைக் குறைக்க, டையோட்கள் IGBT டிரான்சிஸ்டர்களில் அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன அல்லது பல கூறுகளைக் கொண்ட தொகுதிகள் தயாரிக்கப்படுகின்றன (படம் 5, a - d).
அரிசி. 5. IGBT-டிரான்சிஸ்டர்களின் தொகுதிகளின் சின்னங்கள்: a — MTKID; b - MTKI; c - M2TKI; d - MDTKI
IGBT டிரான்சிஸ்டர்களின் குறியீடுகள் பின்வருமாறு: எழுத்து M — சாத்தியமான-இலவச தொகுதி (அடிப்படை தனிமைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது); 2 - விசைகளின் எண்ணிக்கை; கடிதங்கள் TCI - காப்பிடப்பட்ட கவர் கொண்ட இருமுனை; DTKI - தனிமைப்படுத்தப்பட்ட கேட் கொண்ட டையோடு / இருமுனை டிரான்சிஸ்டர்; TCID — இருமுனை டிரான்சிஸ்டர் / தனிமைப்படுத்தப்பட்ட கேட் டையோடு; எண்கள்: 25, 35, 50, 75, 80, 110, 150 - அதிகபட்ச மின்னோட்டம்; எண்கள்: 1, 2, 5, 6, 10, 12 — சேகரிப்பான் மற்றும் உமிழ்ப்பான் Uke (* 100V) இடையே அதிகபட்ச மின்னழுத்தம். எடுத்துக்காட்டாக, MTKID-75-17 தொகுதி UKE = 1700 V, I = 2 * 75A, UKEotk = 3.5 V, PKmax = 625 W.
தொழில்நுட்ப அறிவியல் டாக்டர், பேராசிரியர் எல்.ஏ. பொட்டாபோவ்