Конспект_СвСУ. Конспект лекций для студентов специальности 153 01 07 Информационные технологии и управление в технических системах

• Название: Конспект лекций для студентов специальности 153 01 07 Информационные технологии и управление в технических системах
• Анкор: Конспект_СвСУ.docx
• Дата: 09.09.2018
• Размер: 8.24 Mb.
• Имя файла: Конспект_СвСУ.docx
• Тип: Конспект лекций; #24302
• страница: 8 из 42

1.8 Транзисторы IGBT (Ай Жи Би Ти)

В транзисторах MOSFET для частичной компенсации биполярных паразитных транзисторов производится закорачивание подложки и истока. В транзисторах IGBT наоборот, усиливается действие биполярного транзистора VT3 (Insulated Gate Bipolar Transistor) (изолированный затвор биполярный транзистор) и добавляется ещё один транзистор VT2. Более точно, дополняется к трем слоям биполярного транзистора ещё один слой, как у тиристора, причём нижний биполярный транзистор действует аналогично полевому, то есть управляется изолированным затвором, кроме того вводятся резисторы.

В русской литературе этот транзистор называют БТИЗ – биполярный транзистор с изолированным затвором. Так как транзистор IGBT имеет 4 слоя, как у тиристора, то он рассматривается вслед за тиристорами.

В целом, из рисунка 1.59, а) следует, что IGBT состоит из полевого транзистора VT1 и двух биполярных транзисторов p-n-p VT2 и n-p-n VT3. R₁ – сопротивление канала VT1; R₂ – дополнительный резистор.









а) б) в)
Рисунок 1.59 – Транзистор IGBT а); динистор на двух транзисторах б); условное изображение транзистора IGBT в)
Видно, что биполярные транзисторы включены почти по схеме тиристора, рисунок 1.59,б), поэтому в целом транзистор IGBT обладает свойствами и полевого транзистора, и тиристора. А так как добавлены резисторы R₁ и R₂, то тиристор VT2, VT3 не просто включается и выключается, но и управляется аналоговым образом, имеет характеристики вида рисунка 1.60.




Рисунок 1.60 – Выходные характеристики IGBT транзистора
Физика процессов: при поступлении на затвор управляющего плюс напряжения (относительно истока) VT1 приоткрывается, образуется цепь: эмиттер-база VT2 …. сток-исток VT1 …. нижний контакт минус (исток). Следовательно, VT2 приоткрывается, возникает цепь: эмиттер-коллектор VT2 …. база-эмиттер VT3 …. минус источника питания. Приоткрывается VT3, протекает основной ток транзистора по цепи: плюс источника питания …. VT2 …. VT3 …. минус источника питания, транзистор открыт. Разработаны транзисторы IGBT в конце 70-х годов 20 века. Достоинства – большие токи и напряжения, высокочастотность, перегрузочная способность (почти как у тиристоров), положительный ТКН (температурный коэффициент напряжения), поэтому IGBT можно включать параллельно, не опасаясь перегрузки отдельных транзисторов (как это было у биполярных транзисторов), не нужны «выравнивающие» резисторы. Недостатки – повышенное сопротивление в открытом ключевом состоянии в связи с тем, что силовой ток протекает последовательно через 2 биполярных транзистора, а также эффект «защелкивания», когда транзистор IGBT открывается, но не закрывается, так как биполярные транзисторы соединены по тиристорной схеме, а они обладают свойством открываться с глубокой положительной обратной связью, это и есть «защелкивание».

1.9 СИТ транзисторы и СИТ-тиристоры

Статические индукционные SIT и SITh(Static Induction Transistor или Thyristor). Индукционные – значит полевые, статические потому, что при нулевом напряжении на затворе они находятся в открытом состоянии. Считается, что это недостаток прибора, так как схемным образом необходимо обеспечить его начальное закрытое состояние. Достоинством является низкое сопротивление в открытом, ключевом состоянии 0,1 – 0,025 Ом (обеспечивается высокий КПД, например, для ветроэлектростанций). Примерный вид характеристик SIT-транзистора изображен на рисунке 1.6.



Рисунок 1.61 – Выходные характеристики SIT-транзистора
Условные изображения SIT-транзистора те же, что и у полевого транзистора, что вызывает затруднение в их идентификации, поэтому надо смотреть спецификацию к схеме, и по ней определять тип транзистора.