Co je IGBT tranzistor?

Souběžně se studiem vlastností polovodičů byla také zlepšena technologie výrobních zařízení založených na nich. Postupně se objevily všechny nové prvky s dobrými výkonnostními vlastnostmi. První tranzistor IGBT se objevil v roce 1985 a spojil jedinečné vlastnosti bipolárních a polních struktur. Jak se ukázalo, tyto dva známé v té době typ polovodičových zařízení mohou dobře "spolu" společně. Vytvořili strukturu, která se stala inovativní a postupně získala nesmírnou popularitu mezi vývojáři elektronických obvodů. Samotná zkratka IGBT (Insulated Gate Bipolární tranzistory) hovoří o vytvoření hybridního systému založeného na bipolárních a tranzistory s efektem pole. Zároveň byla schopnost práce s velkými proudy v silových obvodech stejné struktury kombinována s vysokým vstupním odporem druhého.

Moderní IGBT tranzistor se liší od svého předchůdce. Faktem je, že technologie jejich výroby se postupně zlepšovala. Od výskytu prvního prvku s touto strukturou se jeho hlavní parametry změnily lépe:

• Komutační napětí se zvýšilo z 1000V na 4500V. To umožnilo použití silových modulů při práci ve vysokonapěťových obvodech. Diskrétní prvky a moduly jsou spolehlivější při práci s indukčností v napájecím obvodu a jsou chráněny před impulsním šumem.
• Spínací proud pro diskrétní prvky se zvýšil na 600A v diskrétních a až 1800A v modulárním provedení. To umožnilo přepínání velkých proudových obvodů a použití tranzistoru IGBT pro práci s motory, ohřívači, různými průmyslovými instalacemi apod.
• Přímý pokles napětí v otevřeném stavu klesl na 1V. To umožnilo snížit plochu chladičů a současně snížilo riziko selhání tepelného rozbití.
• Spínací frekvence v moderních zařízeních dosahuje 75 Hz, což umožňuje jejich použití v inovačních řídicích obvodech pro elektrické pohony. Zejména se úspěšně používají v frekvenční měniče. Taková zařízení jsou vybavena řadičem sběrnice, který pracuje v "svazku" s modulem, jehož hlavním prvkem je IGBT tranzistor. Frekvenční měniče postupně nahrazovat tradiční schémata řízení elektrického pohonu.
• Rychlost zařízení se rovněž výrazně zvýšila. Moderní IGBT tranzistory mají di / dt = 200μs. To se týká doby potřebné k zapnutí / vypnutí. Ve srovnání s prvními vzorky se výkon zvýšil pětinásobně. Zvýšení tohoto parametru ovlivňuje možnou spínanou frekvenci, což je důležité při práci se zařízeními, které implementují princip řízení.

Byly také vylepšeny elektronické obvody, které řídí IGBT tranzistor. Hlavními požadavky, které jim byly uloženy, je zajištění bezpečného a spolehlivého spínacího zařízení. Musí vzít v úvahu všechny slabé stránky tranzistoru, zejména jeho "strach" nadměrné a statická elektřina.