Czym jest izolowany tranzystor dwubiegunowy?
Na najprostszym poziomie izolowana bipolarna tranzystor (IGBT) to przełącznik używany do umożliwienia przepływu mocy, gdy jest włączony i zatrzymał przepływ mocy, gdy jest wyłączony. IGBT to urządzenie z pobytu stałego, co oznacza, że nie ma ruchomych części. Zamiast otwierania i zamykania fizycznego połączenia, jest ono obsługiwane przez zastosowanie napięcia do komponentu półprzewodnikowego, zwanego podstawą, który zmienia jego właściwości, aby stworzyć lub zablokować ścieżkę elektryczną.
Najbardziej oczywistą zaletą tej technologii jest to, że nie ma ruchomych części do zużycia. Technologia półprzewodnikowa nie jest jednak idealna. Nadal występują problemy z rezystancją elektryczną, wymaganiami mocy, a nawet czasem wymaganym do działania przełącznika.
Izolowany tranzystor dwubiegunowy jest ulepszonym rodzajem tranzystora zaprojektowanego w celu zminimalizowania niektórych wad konwencjonalnego tranzystora w stanie stałym. Oferuje niską oporność i szybką prędkość podczas włączania się w przejściu na metal mocy-tlenku-stor (MOSFET), choć nieco wolniejsze jest wyłączenie. Nie wymaga również stałego źródła napięcia, jak robią to inne typy tranzystorów.
Po włączeniu IGBT, napięcie jest przyłożone do bramy. To tworzy kanał prądu elektrycznego. Prąd podstawowy jest następnie dostarczany i przepływa przez kanał. Jest to zasadniczo identyczne z działaniem MOSFET. Wyjątkiem jest to, że konstrukcja izolowanego tranzystora bipolarnego bramki wpływa na to, jak obwód wyłącza się.
Izolowany tranzystor dwubiegunowy ma inny substrat lub materiał podstawowy niż MOSFET. Podłoże zapewnia ścieżkę do gruntu elektrycznego. MOSFET ma substrat N+, podczas gdy substrat IGBT to P+ z buforem N+ na górze.
Ta konstrukcja wpływa na sposób wyłączania przełącznika w IGBT, umożliwiając jego wystąpienie w dwóch etapach. Po pierwsze, prąd bardzo szybko spada. Po drugie, efektWystępuje rekombinacja, podczas której bufor N+ na podłożu eliminuje przechowywany ładunek elektryczny. W przypadku przełącznika wyłączania odbywającego się w dwóch krokach, trwa to nieco dłużej niż w przypadku MOSFET.
Ich właściwości pozwalają wytwarzać IGBT, aby być mniejsze niż konwencjonalne MOSFET. Standardowy tranzystor dwubiegunowy wymaga nieco większej powierzchni półprzewodnikowej niż IGBT; Mosfet wymaga więcej niż dwa razy więcej. To znacznie obniża koszty produkcji IGBT i pozwala na zintegrowanie większej liczby z nich z pojedynczym układem. Zapotrzebowanie na energię do prowadzenia izolowanego tranzystora bipolarnego bramki jest również niższe niż w przypadku innych zastosowań.