Hampir setiap orang modern setidaknya pernah mendengar bahwa transistor banyak digunakan di berbagai perangkat elektronik dan listrik. Para ahli elektronika mengetahui bahwa transistor dibagi menjadi bipolar dan medan. Perbedaan utama antara keduanya adalah transistor bipolar digerakkan oleh arus itu disuplai ke basis mereka, sedangkan yang lapangan disuplai oleh tegangan, yang potensial diterapkan ke gerbang ini elemen.
Ada juga jenis transistor lain yang dikembangkan di akhir tahun 70-an. abad terakhir dan disebut IGBT. Perangkat semikonduktor ini menggabungkan karakteristik dasar transistor bipolar dan transistor efek medan: strukturnya mirip dengan perangkat bipolar, tetapi dikendalikan tegangannya. Properti menarik ini dicapai karena fakta bahwa gerbang sebagai elektroda kontrol dibuat diisolasi.
Struktur IGBT
Dari segi struktur internalnya, IGBT dibuat sebagai struktur komposit dan merupakan kombinasi dari transistor efek medan dan transistor bipolar. Bagian bipolar dari struktur mengambil alih fungsi daya, sedangkan elemen medan menjalankan fungsi kontrol. Nama dua elektroda dipinjam dari elemen bipolar: kolektor dan emitor, dan di lapangan - elektroda kontrol disebut gerbang.
Kedua blok utama struktur tersebut membentuk satu kesatuan dan saling berhubungan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Oleh karena itu, transistor IGBT dapat dianggap sebagai pengembangan dari sirkuit Darlington yang terkenal, yang diimplementasikan dari dua transistor bipolar.
Manfaat
Skema interaksi blok utamanya yang digunakan dalam elemen IGBT memungkinkan penghapusan salah satu kelemahan utama dari transistor bipolar yang kuat: keuntungan yang relatif kecil arus. Jadi, ketika membangun elemen kunci, daya yang diperlukan dari rangkaian kontrol berkurang secara signifikan.
Penggunaan struktur bipolar dalam transistor IGBT sebagai gaya menghilangkan efek saturasi, yang secara nyata meningkatkan kecepatan responsnya. Pada saat yang sama, tegangan operasi maksimum meningkat dan kehilangan daya pada status menurun. Elemen paling canggih dari jenis sakelar ini memiliki arus ratusan ampere, dan tegangan operasi mencapai beberapa ribu volt pada frekuensi operasi hingga beberapa puluh kHz.
Desain dan ruang lingkup transistor IGBT
Dengan desainnya, sebagai berikut dari Gambar 2, transistor IGBT memiliki desain tradisional, mendukung pemasangan langsung pada radiator, dan juga tidak memerlukan perubahan desain dan teknologi pemasangan sirkuit listrik elektronik.
Tak perlu dikatakan bahwa IGBT dapat dimasukkan ke dalam modul. Contoh salah satunya ditunjukkan pada Gambar 3.
Area fokus aplikasi IGBT adalah:
- sumber catu daya jenis pulsa dengan arus searah;
- sistem kontrol penggerak listrik;
- sumber arus pengelasan.
Seiring dengan catu daya konvensional dan tidak terputus dari berbagai peralatan, transistor IGBT menarik untuk transportasi listrik, karena memungkinkan kontrol presisi tinggi dari upaya traksi dan menghilangkan sentakan khas sistem yang dikontrol secara mekanis saat gerakan.