Перейти до змісту 
IGBT-транзистор інвертора - це його серце. Він відповідає за перетворення та передачу енергії всередині інвертора. JOEYOUNG використовує високоякісні IGBT-модулі у всіх своїх інверторах, таких як сонячний інвертор на 3000 Вт і Інвертор чистої синусоїди 12В 2000Вт.
У цій статті ми пояснимо визначення, принцип роботи, переваги та недоліки інвертора IGBT. Давайте зануримося!
Що таке інвертор IGBT?
Інвертор IGBT розшифровується як біполярний транзистор з ізольованим затвором. Це напівпровідниковий прилад з трьома виводами, який забезпечує швидке та ефективне перемикання в багатьох електронних пристроях.
IGBT в основному використовуються в підсилювачах для обробки складних форм хвиль за допомогою широтно-імпульсної модуляції (ШІМ). Щоб краще зрозуміти IGBT, варто знати, що найпоширенішими компонентами в електроніці є транзистори з біполярним переходом (BJT) і МОП-транзистори (MOSFET). Інвертор IGBT - це суміш цих двох типів транзисторів. Він має вхідні характеристики BJT і вихідні характеристики MOSFET.
Ця комбінація робить IGBT дуже корисними в багатьох сферах застосування.
Структура інвертора IGBT
Інверторний IGBT має три виводи: колектор, емітер і затвор. Ці виводи з'єднані з металевими шарами, а вивід затвора має шар діоксиду кремнію. Структура IGBT складається з чотирьох напівпровідникових шарів, створених шляхом поєднання PNP і NPN транзисторів у схемі PNPN.
Ось як це працює крок за кроком:
- Найближчий до колектора шар - це підкладка (p+), відома як зона інжекції.
- Вище знаходиться область дрейфу N, яка включає в себе N-шар. Область інжекції направляє більшу частину носіїв (дірковий струм) в N-шар. Товщина цієї дрейфової області впливає на те, яку напругу може блокувати IGBT.
- Над областю дрейфу знаходиться область тіла, що складається з підкладки (p) біля випромінювача, з шаром (n+) всередині.
Перехід між зоною ін'єкції та зоною дрейфу N називається J2, а перехід між зоною N та зоною тіла - J1.
Варто зазначити, що структура інверторного IGBT-транзистора схожа на тиристор з МОП-затвором. Однак, на відміну від тиристорів, IGBT пригнічує роботу тиристора. Це дозволяє йому працювати тільки як транзистор у всьому своєму діапазоні. IGBT кращі за тиристори, тому що вони перемикаються швидше, навіть не чекаючи перетину нуля.
Як працює інвертор IGBT
Інвертор IGBT працює, вмикаючи або вимикаючи затвор. Коли на затвор подається позитивна напруга, емітер підтримує ланцюг в активному стані. Однак, якщо напруга на затворі дорівнює нулю або злегка від'ємна, ланцюг вимикається. Оскільки IGBT працює як BJT і MOSFET, посилення, яке він забезпечує, вимірюється як відношення вихідного сигналу до вхідного.
Для традиційного BJT коефіцієнт підсилення - це відношення вихідного струму до вхідного. На відміну від нього, MOSFET не має вхідного струму, оскільки його затвор відокремлений від основного каналу струму.
Ось що відбувається крок за кроком, коли ІГБТ працює:
- Коли напруга (VG) подається на вивід затвора, струм затвора (IG) збільшується.
- Це збільшує напругу затвор-емітер (VGE), що підвищує струм колектора (IC).
- В результаті напруга колектор-емітер (VCE) зменшується.
Важливо відзначити, що IGBT мають невелике падіння напруги, як і діод, зазвичай близько 2 В. Це падіння трохи зростає зі збільшенням струму. Крім того, IGBT дозволяє зворотний потік струму за допомогою діода з вільним ходом, який розміщується між колекторним і емітерним виводами.
Таке налаштування робить IGBT ефективними та універсальними для багатьох застосувань.
Типи ІГБТ?
IGBT бувають різних типів залежно від їхньої конструкції та застосування. Основні типи включають одиночні IGBT, IPM (інтелектуальні силові модулі) та інші спеціалізовані пакети.
- Одинокий ІГБТ
Окремий IGBT - це незалежний пристрій у власному корпусі. Він ідеально підходить для застосувань, які потребують окремого керування та інтеграції. Ви можете обрати різні корпуси та технічні характеристики залежно від ваших конкретних вимог. - IPM (Інтелектуальний модуль живлення)
IPM - це модульний блок, який поєднує в собі кілька компонентів, таких як IGBT-чіпи, схеми драйверів і схеми захисту. Така конструкція робить його простішим у використанні та надійнішим. IPM зазвичай використовуються в моторних приводах, інверторах та інших пристроях високої потужності.
Інші типи ІГБТ-пакетів
- Цифровий IGBT: Цей тип має вбудовані функції управління та моніторингу, включаючи цифрові інтерфейси для розширеного управління.
- Модульний IGBT: Це потужні модулі, які включають в себе кілька IGBT-чіпів, схеми драйверів і системи відведення тепла. Вони ідеально підходять для важких умов експлуатації, наприклад, для великих промислових приводів і систем живлення.
Ці варіанти пакетів пропонують гнучкість, тому ви можете вибрати той, який найкраще відповідає вашим потребам.
Ключові характеристики ІГБТ
Основними характеристиками IGBT є його передавальні та вихідні характеристики. Розглянемо їх детальніше:
- Характеристики передачі
Передавальна характеристика IGBT показує залежність між струмом колектора (Ic) і напругою затвор-емітер (VGE). Як і в MOSFET, колекторний струм починає протікати тільки тоді, коли напруга затвор-емітер перевищує мінімальний поріг (VTH). Нижче цього порогу IGBT залишається вимкненим, але вище - струм лінійно зростає.
- Вихідні характеристики IGBT
IGBT потребують лише невеликої напруги на затворі, щоб залишатися увімкненими, на відміну від біполярних транзисторів, яким потрібен постійний струм бази. Вони односпрямовані, перемикаються тільки від колектора до емітера, на відміну від MOSFET, які можуть перемикатися в обох напрямках.
Під час динамічної роботи може виникнути струм замикання, якщо струм приводу перевищує критичне значення. Нижче порогової напруги протікає невеликий струм витоку, і IGBT працює в області відсічення з напругою колектор-емітер, близькою до напруги живлення.
Переваги та недоліки ІГБТ
Переваги:
- Витримує більшу напругу і струм, ніж BJT або MOSFET.
- Високий вхідний опір і низькі вхідні втрати.
- Перемикає високі струми з низькою керуючою напругою.
- Потрібен простий і економічно ефективний привід воріт.
- Висока щільність струму дозволяє зменшити розмір мікросхеми.
- Забезпечує більший приріст потужності та швидкість перемикання, ніж BJT.
- Біполярна природа підвищує провідність і ефективність.
- Безпечніше.
Недоліки:
- Менша швидкість перемикання в порівнянні з MOSFET.
- Односпрямований, вимагає додаткової схеми для змінного струму.
- Не може блокувати високу зворотну напругу.
- Дорожче, ніж BJT і MOSFET.
- Схильний до проблем із замиканням через структуру PNPN.
- Більший час вимкнення порівняно з PMOS-пристроями.
Остання думка
Для встановлення IGBT використовуйте спеціальну викрутку та правильний момент затягування, щоб забезпечити надійне з'єднання та уникнути пошкоджень. Як найбільш відповідальна і делікатна частина інвертора, IGBT потребує належного захисту для підтримки продуктивності.
ДЖОЙОУНГ як виробники сонячних інверторів ми забезпечуємо стабільну та безпечну вихідну потужність - перевірте наші продукти, щоб знайти те, що відповідає вашим потребам: Модифікований синусоїдальний інвертор потужністю 1000 Вт, Модифікований інвертор синусоїди потужністю 2000 Вт, Модифікований синусоїдальний інвертор потужністю 3000 Вт.
Поширені запитання
Вони призначені для керування потужними пристроями з низьким споживанням енергії.
Для трифазного інвертора потрібно шість драйверів затворів IGBT. Ви можете використовувати окремі драйвери затворів для кожного IGBT, але двоканальний драйвер затвора забезпечує гнучкість конструкції і знижує вартість специфікації.
Основна функція IGBT - максимально швидке перемикання електричних струмів, що дозволяє досягти мінімально можливих втрат при перемиканні. Як видно з назви "Біполярний транзистор з ізольованим затвором", IGBT - це біполярний транзистор з ізольованою структурою затвора; сам затвор, по суті, являє собою MOSFET.
(1) IGBT використовуються в інверторах з частотою комутації менше 20 кГц, що вимагають високої витривалості до перевантажень. (2) MOSFET використовуються для інверторів з частотою перемикання понад 20 кГц
Режими відмови IGBT проявляються у вигляді деградації певних ключових електричних параметрів (наприклад, струм витоку, порогова напруга) або втрати функціональності (неможливість вимкнення).
Інвертор живлення - це корисний пристрій, який перетворює електроенергію постійного струму (DC), зазвичай від автомобільних акумуляторів або сонячних батарей, в електроенергію змінного струму (AC) - У цій статті ви знайдете відповідь про те, що таке інвертор живлення, для чого він потрібен і на що слід звернути увагу при виборі найкращого інвертора для ваших потреб.
Важливим фактором підтримки ефективності сонячної електростанції та ефективності її використання є інвертор. Що таке інвертор? Як довго працює інвертор? Які фактори можуть вплинути на термін служби інвертора? Ця стаття містить інформацію, яку ви шукаєте.
Інвертор - це пристрій, який перетворює електроенергію постійного струму в електроенергію змінного струму, дозволяючи джерелам постійного струму, таким як сонячні панелі або батареї, живити пристрої змінного струму У цій статті ми пояснимо, як працює інвертор, їх різні застосування...
