आईजीबीटी ट्रांजिस्टर
एक पृथक गेट के साथ द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर एक नए प्रकार के सक्रिय उपकरण हैं जो अपेक्षाकृत हाल ही में सामने आए हैं। इसकी इनपुट विशेषताएँ एक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर की इनपुट विशेषताओं के समान हैं और इसकी आउटपुट विशेषताएँ द्विध्रुवी की आउटपुट विशेषताओं के समान हैं।
साहित्य में, इस उपकरण को IGBT (इन्सुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर) कहा जाता है... गति के मामले में, यह काफी बेहतर है द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर... सबसे अधिक बार, IGBT ट्रांजिस्टर का उपयोग पावर स्विच के रूप में किया जाता है, जहां टर्न-ऑन समय 0.2 - 0.4 μs है, और टर्न-ऑफ समय 0.2 - 1.5 μs है, स्विच किए गए वोल्टेज 3.5 kV तक पहुंचते हैं, और धाराएं 1200 A हैं .
आईजीबीटी-टी ट्रांजिस्टर थाइरिस्टर्स को उच्च वोल्टेज रूपांतरण सर्किट से बदलते हैं और गुणात्मक रूप से बेहतर विशेषताओं के साथ स्पंदित माध्यमिक बिजली आपूर्ति बनाना संभव बनाते हैं। IGBT-T ट्रांजिस्टर का व्यापक रूप से 1 kV से ऊपर वोल्टेज और सैकड़ों एम्पीयर की धाराओं के साथ उच्च-शक्ति निरंतर बिजली प्रणालियों में इलेक्ट्रिक मोटर्स को नियंत्रित करने के लिए इनवर्टर में उपयोग किया जाता है।कुछ हद तक, यह इस तथ्य के कारण है कि राज्य में सैकड़ों एम्पीयर की धाराओं पर, ट्रांजिस्टर के पार वोल्टेज ड्रॉप 1.5 - 3.5V की सीमा में है।
जैसा कि आईजीबीटी ट्रांजिस्टर (चित्र 1) की संरचना से देखा जा सकता है, यह एक जटिल उपकरण है जिसमें एक पीएन-पी ट्रांजिस्टर को एन-चैनल एमओएस ट्रांजिस्टर द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
IGBT ट्रांजिस्टर का संग्राहक (चित्र 2, a) VT4 ट्रांजिस्टर का उत्सर्जक है। जब एक सकारात्मक वोल्टेज गेट पर लगाया जाता है, तो ट्रांजिस्टर VT1 में एक विद्युत प्रवाहकीय चैनल होता है। इसके माध्यम से, IGBT ट्रांजिस्टर (VT4 ट्रांजिस्टर का कलेक्टर) का उत्सर्जक VT4 ट्रांजिस्टर के आधार से जुड़ा होता है।
यह इस तथ्य की ओर जाता है कि यह पूरी तरह से अनलॉक है और आईजीबीटी ट्रांजिस्टर के कलेक्टर और इसके एमिटर के बीच वोल्टेज ड्रॉप वीटी 4 ट्रांजिस्टर के एमिटर जंक्शन में वोल्टेज ड्रॉप के बराबर हो जाता है, जो वीटी1 ट्रांजिस्टर में वोल्टेज ड्रॉप यूएसआई के साथ अभिव्यक्त होता है।
इस तथ्य के कारण कि पी-एन जंक्शन में वोल्टेज ड्रॉप बढ़ते तापमान के साथ घट जाती है, एक निश्चित वर्तमान सीमा में अनलॉक किए गए आईजीबीटी ट्रांजिस्टर में वोल्टेज ड्रॉप में नकारात्मक तापमान गुणांक होता है, जो उच्च वर्तमान में सकारात्मक हो जाता है। इसलिए, IGBT में वोल्टेज ड्रॉप डायोड (VT4 एमिटर) के थ्रेसहोल्ड वोल्टेज से नीचे नहीं आता है।
चावल। 2. एक आईजीबीटी ट्रांजिस्टर (ए) के समतुल्य सर्किट और देशी (बी) और विदेशी (सी) साहित्य में इसका प्रतीक
जैसे ही IGBT ट्रांजिस्टर पर लागू वोल्टेज बढ़ता है, चैनल करंट बढ़ता है, जो VT4 ट्रांजिस्टर के बेस करंट को निर्धारित करता है, जबकि IGBT ट्रांजिस्टर में वोल्टेज की गिरावट घट जाती है।
जब ट्रांजिस्टर VT1 लॉक हो जाता है, तो ट्रांजिस्टर VT4 का करंट छोटा हो जाता है, जिससे इसे लॉक माना जा सकता है। हिमस्खलन टूटने पर ऑपरेशन के थाइरिस्टर-विशिष्ट मोड को अक्षम करने के लिए अतिरिक्त परतें पेश की जाती हैं। बफर परत n + और विस्तृत आधार क्षेत्र n– p-n-p ट्रांजिस्टर के वर्तमान लाभ में कमी प्रदान करता है।
चालू और बंद करने की सामान्य तस्वीर काफी जटिल है, क्योंकि चार्ज वाहक की गतिशीलता में परिवर्तन होते हैं, संरचना में मौजूद पी-एन-पी और एन-पी-एन ट्रांजिस्टर में वर्तमान स्थानांतरण गुणांक, प्रतिरोधों में परिवर्तन क्षेत्र, आदि। यद्यपि सैद्धांतिक रूप से आईजीबीटी ट्रांजिस्टर का उपयोग रैखिक मोड में संचालित करने के लिए किया जा सकता है, जबकि वे मुख्य रूप से कुंजी मोड में उपयोग किए जाते हैं।
इस मामले में, स्विच वोल्टेज में परिवर्तन अंजीर में दिखाए गए वक्रों की विशेषता है।
चावल। 3. IGBT ट्रांजिस्टर के वोल्टेज ड्रॉप Uke और करंट Ic में बदलाव
चावल। 4. एक आईजीबीटी प्रकार ट्रांजिस्टर (ए) और इसकी वर्तमान-वोल्टेज विशेषताओं (बी) के समतुल्य आरेख
अध्ययनों से पता चला है कि अधिकांश आईजीबीटी ट्रांजिस्टर के लिए, टर्न-ऑन और टर्न-ऑफ का समय 0.5 - 1.0 μs से अधिक नहीं होता है। अतिरिक्त बाहरी घटकों की संख्या को कम करने के लिए, आईजीबीटी ट्रांजिस्टर में डायोड पेश किए जाते हैं या कई घटकों वाले मॉड्यूल का उत्पादन किया जाता है (चित्र 5, ए - डी)।
चावल। 5. आईजीबीटी-ट्रांजिस्टर के मॉड्यूल के प्रतीक: ए - एमटीकेआईडी; बी - एमटीकेआई; सी - एम2टीकेआई; डी - एमडीटीकेआई
आईजीबीटी ट्रांजिस्टर के प्रतीकों में शामिल हैं: पत्र एम — संभावित-मुक्त मॉड्यूल (आधार पृथक है); 2 — चाबियों की संख्या; पत्र टीसीआई - अछूता कवर के साथ द्विध्रुवी; डीटीकेआई - पृथक गेट के साथ डायोड / द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर; TCID — बाइपोलर ट्रांजिस्टर / आइसोलेटेड गेट डायोड; नंबर: 25, 35, 50, 75, 80, 110, 150 — अधिकतम करंट; संख्या: 1, 2, 5, 6, 10, 12 - संग्राहक और उत्सर्जक उके (* 100V) के बीच अधिकतम वोल्टेज। उदाहरण के लिए, MTKID-75-17 मॉड्यूल में UKE = 1700 V, I = 2 * 75A, UKEotk = 3.5 V, PKmax = 625 W है।
तकनीकी विज्ञान के डॉक्टर, प्रोफेसर एलए पोटापोव