IGBT транзисторы или биполярные транзисторы с изолированным затвором

Недостатком биполярных транзисторов является довольно большая мощность их управления. С другой стороны, полевые транзисторы имеют малую мощность управления, но способны усиливать лишь незначительные токи. Чтоб максимально использовать преимущества каждого из этих типов устройств и уменьшить количество их недостатков были разработаны биполярные транзисторы с изолированным затвором.

В технической литературе эти устройства получили название IGBT транзисторов, от английского Insulated Gate Bipolar Transistor (что в переводе на русский – биполярный транзистор с изолированным затвором).

Если посмотреть уже рассматриваемую нами схему полевого транзистора типа МДП с наведенным каналом, то можно увидеть, что участки истока и стока, которые имеют n-проводимость, вместе с базовой частью р-проводимости создают двухпереходную структуру, которая характерна для биполярного транзистора типа n-p-n. Можно считать, что полевой транзистор с наведенным каналом имеет в то же время все признаки биполярного, как это показано ниже:

IGBT транзистор

Резистор R1 учитывает внутреннее объемное сопротивление р-полупроводника. Если создать в этом устройстве еще один p-n переход с участком, что принадлежит стоку (коллектору), получим схему показанную ниже:

Схема работы IGBT транзистора

В этой схеме мы получим два биполярных прибора включенных таким образом, что база Т1 в это же время является коллектором Т2, а база Т2 – коллектором Т1. Резистор R2 при этом учитывает сопротивление канала полевого транзистора.

Работа этого устройства объясняется следующим образом – когда к затвору поступает входной сигнал с положительной полярностью, в полевом транзисторе увеличивается стоковый ток. Но он протекает от плюсового вывода источника приложенного напряжения через базу Т2, что вызывает возрастание тока коллектора Т2. Этот ток в это же время является током базы Т1, что вызовет возрастание тока коллектора Т1. Последний в свою очередь проходит через базу Т2, вызывая при этом возрастание тока коллектора данного элемента. Оба элемента друг друга усиливают, что и приводит к значительным изменениям выходного тока через эмиттер Т2 при очень малом возрастании напряжения на затворе полевого элемента. Таким образом получают значительные изменения выходной величины со значительной мощностью, и в то же время прибор почти не требует энергии на управление. Ниже показано обозначение IGBT транзистора на схеме:

Обозначение IGBT транзистора на схеме

В последнее время IGBT элементы получили очень широкое применение в силовой электронике. Область их применения постоянно растет, и IGBT элементы появляются в новых устройствах, вытесняя при этом другие полупроводниковые элементы – тиристоры.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *