Peaaegu iga kaasaegne inimene on vähemalt kuulnud, et transistore kasutatakse laialdaselt erinevates elektroonikaseadmetes. Elektroonika asjatundjad teavad, et transistorid jagunevad bipolaarseteks ja väljadeks. Peamine erinevus nende kahe vahel on see, et bipolaarseid transistoreid juhib vool, mis tarnitakse nende alusele, samas kui välitingimustele antakse pinge, mille potentsiaal rakendatakse nende väravale elemendid.
On ka teist tüüpi transistore, mis töötati välja 70ndate lõpus. eelmisel sajandil ja seda nimetatakse IGBT-ks. See pooljuhtseade ühendab bipolaarse transistori ja väljatransistori põhiomadused: see on oma struktuurilt sarnane bipolaarse seadmega, kuid on pinge juhtimisega. See huvitav omadus saavutatakse tänu sellele, et värav kui juhtelektrood on tehtud isoleerituks.
IGBT struktuur
Sisemise struktuuri seisukohalt on IGBT valmistatud liitstruktuurina ja see on väljatransistori ja bipolaarse transistori kombinatsioon. Konstruktsiooni bipolaarne osa võtab üle võimsusfunktsioonid, samal ajal kui välielement rakendab juhtimisfunktsioone. Bipolaarsest elemendist on laenatud kahe elektroodi nimed: kollektor ja emitter ning väljal - juhtelektroodi nimetatakse väravaks.
Struktuuri mõlemad põhiplokid moodustavad ühe terviku ja on omavahel ühendatud, nagu on näidatud joonisel 1. Sellest järeldub, et IGBT-transistorit võib pidada tuntud Darlingtoni ahela arenduseks, mis on teostatud kahest bipolaarsest transistorist.
Kasu
IGBT elementides kasutatud põhiplokkide koostoime võimaldab ühe neist kõrvaldada võimsa bipolaarse transistori peamised puudused: suhteliselt väike võimendus praegune. Seega väheneb põhielementide ehitamisel juhtimisahelate vajalik võimsus.
IGBT-transistori kasutamine bipolaarse struktuuri jõu osana välistab küllastusefekti, mis suurendab märgatavalt selle reageerimiskiirust. Samal ajal suureneb maksimaalne tööpinge ja väheneb olekus olev võimsuse kaotus. Seda tüüpi kõige arenenumad elemendid lülitavad sadade amprite voolu ja tööpinge ulatub mitme tuhande voltini töösagedustel kuni mitmekümne kHz.
IGBT-transistori disain ja ulatus
Selle konstruktsiooni järgi, nagu jooniselt 2 nähtub, on IGBT transistoril traditsiooniline konstruktsioon, toetab otsene paigaldamine radiaatorile ning ei nõua ka toiteahelate disaini ja paigaldustehnoloogia muutmist elektroonika.
On ütlematagi selge, et IGBT-sid saab moodulitesse lisada. Ühe neist näide on toodud joonisel 3.
IGBT transistori fookuspiirkonnad on:
- alalisvoolu impulsi tüüpi toiteallikad;
- elektriajamijuhtimissüsteemid;
- keevitusvoolu allikad.
Lisaks erinevate seadmete tavapärastele ja katkematutele toiteallikatele on IGBT-transistorid atraktiivsed elektritranspordi jaoks, kuna võimaldada veojõu ülitäpset juhtimist ja kõrvaldada mehaaniliselt juhitavatele süsteemidele tüüpilised tõmblused liikumine.