Az IGBT jelentése Szigetelt kapu-bipoláris-tranzisztor , teljesítmény-félvezető, amely magában foglalja a a MOSFET jellemzői nagy sebességű, feszültségfüggő kapukapcsolás és az a minimális ON ellenállás (alacsony telítési feszültség) tulajdonságai BJT .
Az 1. ábra IGBT-ekvivalens áramkört mutat be, ahol egy bipoláris tranzisztor egy MOS-kapu architektúrával működik, míg a hasonló IGBT áramkör valójában egy MOS-tranzisztor és egy bipoláris tranzisztor keveréke.
A gyors kapcsolási sebességet ígérő, minimális telítettségfeszültség-jellemzőkkel rendelkező IGBT-ket széles körben alkalmazzák, a kereskedelmi alkalmazásoktól kezdve, például a napenergia-hasznosító egységeknél és a szünetmentes tápegységekig (UPS), a fogyasztói elektronikai mezőkig, például a hőmérséklet-szabályozásig. indukciós melegítő főzőlapok , légkondicionáló berendezések PFC, inverterek és digitális fényképezőgép stroboszkópok.
Az alábbi 2. ábra bemutatja az IGBT, a bipoláris tranzisztor és a MOSFET belső elrendezései és attribútumai közötti értékelést. Az IGBT alapvető keretrendszere megegyezik egy MOSFET-kel, amelynek p + rétege van a lefolyó (kollektor) szakaszban, és egy extra pn csatlakozással is rendelkezik.
Ennek eredményeként, amikor kisebbségi hordozók (lyukak) hajlamosak a p + rétegen keresztül az n-rétegbe vezetőképességi modulációval behúzódni, az n-réteg ellenállása drámai módon csökken.
Következésképpen az IGBT csökkentett értéket biztosít telítési feszültség (kisebb ON ellenállás) a MOSFET-hez képest, ha megbirkózik a hatalmas árammal, ezáltal minimális vezetési veszteséget tesz lehetővé.
Ennek ellenére, figyelembe véve, hogy a furatok kimeneti áramlási útvonala esetében a kisebbségi hordozók felhalmozódása a kikapcsolási időszakokban tilos az IGBT sajátos kialakítása miatt.
Ez a helyzet egy úgynevezett jelenséget eredményez farokáram ahol a kikapcsolás lelassul. Amikor a farokáram kialakul, a kapcsolási periódus késleltetett és késõbb lesz, mint egy MOSFETé, ami növeli a kapcsolási idõ veszteségeit az IGBT kikapcsolási periódusai alatt.
Maximális abszolút értéke
Az abszolút maximális specifikációk az IGBT biztonságos és rendeltetésszerű alkalmazásának garantálására kijelölt értékek.
Ezen megadott abszolút maximális értékek akár pillanatnyi átlépése az eszköz megsemmisülését vagy meghibásodását eredményezheti, ezért kérjük, győződjön meg arról, hogy az IGBT-kkel a maximálisan tolerálható értékeken belül dolgozik, az alábbiak szerint.
Application Insights
Még akkor is, ha az ajánlott alkalmazási paramétereket, például az üzemi hőmérsékletet / áramot / feszültséget stb. Az abszolút maximális értéken belül tartják, abban az esetben, ha az IGBT-t gyakran terhelik túlzottan (extrém hőmérséklet, nagy áram / feszültségellátás, szélsőséges hőmérséklet-ingadozások stb.), a készülék tartóssága súlyosan sérülhet.
elektromos jellemzők
A következő adatok tájékoztatnak bennünket az IGBT-vel kapcsolatos különféle terminológiákról és paraméterekről, amelyeket általában az IGBT működésének részletes magyarázatára és megértésére használnak.
Gyűjtőáram, Gyűjtőeloszlás : A 3. ábra bemutatja az IGBT RBN40H125S1FPQ kollektor disszipációs hőmérsékleti hullámalakját. A kollektor maximálisan elviselhető disszipációja különféle hőmérsékletek esetén jelenik meg.
Az alábbiakban bemutatott képlet akkor alkalmazható, amikor a környezeti hőmérséklet TC = 25 vagy több Celsius fok.
Pc = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c)
Olyan körülmények között, ahol a TC környezeti hőmérséklet = 25 ℃ vagy alacsonyabb, az IGBT kollektor disszipációját az abszolút maximális értéküknek megfelelően alkalmazzák.
Az IGBT kollektoráramának kiszámításához a képlet a következő:
Ic = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c) × VCE (szat)
A fenti általános képlet azonban egyszerűen az eszköz hőmérsékletfüggő számítása.
Az IGBT-k kollektor áramát a VCE (sat) kollektor / emitter telítési feszültségük, valamint az áram és a hőmérséklet körülményeitől függően határozzák meg.
Ezenkívül az IGBT kollektoráramát (csúcsát) az általa kezelhető áram mennyisége határozza meg, amely viszont függ a telepítés módjától és megbízhatóságától.
Ezért a felhasználóknak azt javasoljuk, hogy soha ne lépjék túl az IGBT-k maximálisan tolerálható határát, miközben azokat egy adott áramköri alkalmazásban használják.
Másrészt, még akkor is, ha a kollektoráram alacsonyabb lehet, mint a készülék maximális értéke, korlátozódhat az egység csatlakozási hőmérséklete vagy a biztonságos üzemeltetési terület miatt.
Ezért mindenképpen vegye figyelembe ezeket a forgatókönyveket az IGBT megvalósítása során. Mind a paramétereket, mind a kollektoráramot, mind a kollektoreloszlást általában a készülék maximális értékeként jelölik.
Biztonságos működési terület
A Az IGBT SOA-ja előregyártó SOA-ból és fordított torzítású SOA-ból áll, azonban mivel az adott értéktartomány az eszköz specifikációinak megfelelően eltérhet, a felhasználóknak azt tanácsolják, hogy ellenőrizzék az adatlapon az egyenértékű tényeket. Az 5. ábra szemlélteti az IGBT RBN50H65T1FPQ előrebecsült biztonságos működési területét (FBSOA). A SOA négy régióra oszlik az alábbiakban ismertetett korlátozásoktól függően: A 6. ábra az IGBT RBN50H65T1FPQ fordított előfeszítésű biztonságos működési területét (RBSOA) szemlélteti. Ez a sajátos tulajdonság a bipoláris tranzisztor SOA fordított előfeszítésével működik. Amikor az IGBT kapun és az emitterén egy induktív terheléshez tartozó kikapcsolási periódus alatt fordított előfeszítést kapunk, amely nem tartalmaz torzítást, azt találjuk, hogy nagy feszültséget juttatunk az IGBT kollektor-emitteréhez. Ezzel egyidejűleg egy nagy áram folyamatosan mozog a maradék lyuk következtében. Ennek ellenére ebben a működésben az előretekintő SOA nem használható, míg a fordított torzítású SOA használható. A fordított elfogultságú SOA két korlátozott területre oszlik, amint az a következő pontokban kifejtésre kerül, végül a területet az IGBT valós működésének validálásával állapítják meg. Ennélfogva, miközben IGBT alapú áramkört terveztek , biztosítani kell, hogy a szóródás és az egyéb teljesítményproblémák megfeleljenek az ajánlott határoknak, és vigyázni kell a meghibásodási tűrés szempontjából releváns sajátosságokra és áramköri meghibásodási állandókra is. Például a fordított előfeszítésű SOA hőmérsékleti jellemzővel rendelkezik, amely szélsőséges hőmérsékleteken megcsúszik, és a VCE / IC működési helye az IGBT Rg kapuellenállásának és a VGE kapufeszültségnek megfelelően elmozdul. Éppen ezért létfontosságú meghatározni az Rg és a VGE paramétereket a működő ökoszisztéma és a legkisebb kapuellenállás értéke szempontjából a kikapcsolási időszakokban. Ezenkívül egy snubber áramkör hasznos lehet a dv / dt VCE vezérléséhez. A 7. ábra az IGBT RBN40H125S1FPQ kimeneti jellemzőit mutatja. A kép a kollektor-emitter feszültséget ábrázolja, miközben a kollektor áram véletlenszerű kapu feszültségen belül halad át. A kollektor-emitter feszültsége, amely befolyásolja az áramkezelési hatékonyságot és veszteséget bekapcsolt állapotban, a kapu feszültségétől és a test hőmérsékletétől függően változik. Mindezeket a paramétereket figyelembe kell venni az IGBT meghajtó áramkörének megtervezésekor. Az áram akkor növekszik, amikor a VCE eléri az 0,7–0,8 V értéket, bár ez a PN kollektor-emitter PN csatlakozás előremenő feszültségének köszönhető. A 8. ábra bemutatja az IGBt RBN40H125S1FPQ kollektor-emitter telítési feszültségének és a kapu feszültségének jellemzőit. Lényegében a VCE (sat) csökkenni kezd, amikor a VGE kapu-emitter feszültség emelkedik, bár a változás nominális, miközben VGE = 15 V vagy magasabb. Ezért ajánlatos 15 V körüli VGE kapu / emitter feszültséggel dolgozni, amikor csak lehetséges. A 9. ábra az IGBT RBN40H125S1FPQ kollektoráramának és kapufeszültségének jellemzőit mutatja be. Az IC / VGE jellemzők hőmérsékletváltozásokon alapulnak, azonban az alacsony kapu feszültségének a kereszteződési pont felé eső tartománya általában negatív hőmérsékleti együttható, míg a nagy kapu feszültségtartomány pozitív hőmérsékleti együtthatókat jelöl. Figyelembe véve, hogy az IGBT-k működése közben hőt termelnek, előnyösebb figyelni a pozitív hőmérsékleti együttható tartományra, különösen amikor az eszközöket párhuzamosan működtetik . A ajánlott kapufeszültség feltétel VGE = 15V használatával pozitív hőmérsékleti jellemzőket mutat. A 10. és 11. ábra bemutatja, hogy a kollektor-emitter telítési feszültség, valamint a kapu küszöbfeszültsége hogyan teljesít Annak a ténynek köszönhetően, hogy a kollektor-emitter telítési feszültség pozitív hőmérsékleti együtthatóval rendelkezik, az áram nem könnyű áthaladni, miközben az IGBT művelet nagy mennyiségű hőmérsékletet elvezet, ami felelőssé válik az effektív áram blokkolásáért az IGBT párhuzamos működése során. Éppen ellenkezőleg, a kapu-emitter küszöbfeszültség működése negatív hőmérsékleti jellemzőkön alapszik. Nagy hőelvezetés során a küszöbfeszültség lefelé esik, ami a készülék hibás működésének nagyobb lehetőségét okozza zajkeltés eredményeként. Ezért a tudatos tesztelés, a fenti jellemzők köré összpontosítva, döntő lehet. Töltési jellemzők: A 12. ábra egy fékező IGBT eszköz kapu töltési jellemzőit mutatja be. Az IGBT kapu jellemzői lényegében összhangban vannak a tápellátás MOSFET-ekre alkalmazott elvekkel, és megadják azokat a változókat, amelyek meghatározzák az eszköz meghajtási áramát és a meghajtó szórását. A 13. ábra bemutatja a jelleggörbét 1-3 periódusokra osztva. 1. periódus: A kapu feszültségét olyan küszöbfeszültségre emelik, ahol az áram csak elkezd áramlani. A VGE = 0V felől emelkedő szakasz a Cge kapu-emitter kapacitás töltéséért felelős rész. 2. periódus: Míg az aktív régióból a telítettségbe történő átmenet megtörténik, a kollektor-emitter feszültség megváltozik és a kapu-kollektor Cgc kapacitása feltöltődik. Ez a bizonyos időszak a kapacitás észrevehető növekedésével jár a tükörhatás miatt, ami a VGE állandóvá válását okozza. Másrészt, míg az IGBT teljesen ON állapotban van, a kollektor-emitter (VCE) feszültségének változása és a tükörhatás eltűnik. 3. periódus: Ebben a bizonyos időszakban az IGBT teljesen telített állapotba kerül, és a VCE nem mutat változásokat. Most a VGE kapu-emitter feszültség az idő múlásával növekszik. Az IGBT kapuhajtó áram függ a belső kapusorozat Rg ellenállásától, a meghajtó áramkör Rs jelforrás ellenállásától, az eszköz belső ellenállását jelentő rg elemtől és a VGE (BE) hajtásfeszültségtől. A kapu meghajtó áramának kiszámítása a következő képlet segítségével történik. A fentieket szem előtt tartva, az IGBT meghajtó kimeneti áramkört úgy kell létrehozni, hogy az IG (csúcs) egyenértékű vagy nagyobb legyen. A csúcsáram általában kisebb, mint a képlet alapján meghatározott érték, a meghajtó áramkörében bekövetkező késleltetés és a kapuáram dIG / dt emelkedésének késleltetése miatt is. Ezek olyan szempontok miatt fordulhatnak elő, mint az induktivitás bekötése a meghajtó áramkörből az IGBT eszköz kapu csatlakozási pontjába. Ezenkívül az egyes be- és kikapcsolások kapcsolási tulajdonságai nagymértékben függhetnek Rg-től. Ez végül befolyásolhatja a kapcsolási időt és a kapcsolási hiányokat. Döntő fontosságú a megfelelő Rg kiválasztása az eszköz használat közbeni jellemzői tekintetében. Az IGBT meghajtó áramkörében bekövetkező veszteségeket az alábbi képlettel lehet ábrázolni, ha a meghajtó áramkörből származó összes veszteséget elnyelik a fent tárgyalt ellenállási tényezők. ( f jelzi a kapcsolási frekvenciát). P (hajtásveszteség) = VGE (be) × Qg × f Figyelembe véve, hogy az IGBT kapcsolóelem, bekapcsolása, a kikapcsolási sebesség a működési hatékonyságot (veszteséget) befolyásoló fő tényezők között van. A 16. ábra bemutatja az IGBT induktivitás-terhelés kapcsolásának mérésére használható áramkört. Mivel a dióda bilincs párhuzamosan kapcsolódik az L induktív terheléshez, az IGBT bekapcsolásának késleltetését (vagy a bekapcsolási veszteséget) általában a dióda helyreállítási idejének jellemzői sújtják. Az IGBT kapcsolási ideje a 17. ábrán látható módon 4 mérési periódusba sorolható. Mivel az idő drasztikusan változik minden egyes periódusban a Tj, IC, VCE, VGE és Rg helyzetekhez viszonyítva, ezt az időszakot a következő vázolt feltételekkel értékeljük. A power MOSFET-ekkel ellentétben a Az IGBT nem tartalmaz parazita diódát . Ennek eredményeként egy integrált IGBT-t, amely előre telepített gyors helyreállítási dióda (FRD) chipet tartalmaz, induktivitás töltésszabályozásra használják a motorokban és azonos alkalmazásokban. Az ilyen típusú berendezésekben mind az IGBT, mind az előre telepített dióda működési hatékonysága jelentősen befolyásolja a berendezés működési hatékonyságát és a zaj interferencia kialakulását. Ezenkívül a fordított visszanyerés és az előremenő feszültség tulajdonságai a beépített diódához kapcsolódó döntő paraméterek. A koncentrált kisebbségi hordozókat a kapcsolási állapot alatt kisütjük, amikor az előremenő áram áthalad a diódán keresztül, amíg el nem éri a fordított elem állapotát. A kisebbségi hordozók teljes felszabadulásához szükséges idő fordított helyreállítási idő (trr) néven ismert. Az ezen idő alatt bekapcsolódó üzemi áramot fordított helyreállítási áramnak (Irr) nevezik, és mindkét intervallum integrált értékét fordított helyreállítási díjnak (Qrr) nevezik. Qrr = 1/2 (Irr x trr) Figyelembe véve, hogy a trr időtartam egyenértékűen rövidzárlatos, hatalmas veszteséggel jár. Ezenkívül korlátozza a frekvenciát a kapcsolási folyamat során. Összességében a gyors trr és a csökkent Irr (Qrris kicsi) optimálisnak tekinthető. Ezek a tulajdonságok nagymértékben függenek az IGBT előremenő előfeszültségi áramától, diF / dt-jától és a Tj csatlakozási hőmérséklettől. Másrészt, ha a trr gyorsabb lesz, a di / dt eredményeként a helyreállítási periódus körül meredekebb lesz, amint az a megfelelő dv / dt kollektor-emitter feszültséggel történik, ami megnöveli a zajképződés hajlandóságát. Az alábbiakban bemutatjuk azokat a példákat, amelyek bemutatják a zajkeltés elleni küzdelmet. A fordított helyreállítási tulajdonság jelentősen függ az eszköz feszültség / áram tűrőképességétől. Ezt a funkciót tovább lehetne javítani az élettartam-kezeléssel, a tetemes fémdiffúzióval és számos más technikával. A 19. ábra a standard IGBT beépített diódájának kimeneti jellemzőit mutatja be. A VF dióda előremenő feszültsége csökkenő feszültséget jelent, amikor a diódán átmenő IF áram a dióda előrefeszültség-esésének irányába fut. Mivel ez a jellemző áramellátási veszteséget okozhat a hátsó elektromágneses frekvencia (szabadon mozgó dióda) során motoros vagy induktív alkalmazásokban, a kisebb VF kiválasztása ajánlott. Ezenkívül, amint azt a 19. ábra mutatja, a pozitív és a negatív hőmérsékleti együttható karakterisztikáját a dióda IF áramának nagysága határozza meg. A 20. ábra az IGBT hőátmenetekkel és integrált diódával szembeni ellenállási jellemzőit mutatja be. Ezt a jellemzőt használják az IGBT Tj csatlakozási hőmérsékletének meghatározására. Az impulzusszélesség (PW) a vízszintes tengely felett jelzi a kapcsolási időt, amely meghatározza az egyetlen egylépéses impulzust és az ismétlődő műveletek eredményeit. Például PW = 1ms és D = 0,2 (munkaciklus = 20%) azt jelzi, hogy az ismétlési frekvencia 200Hz, mivel az ismétlési periódus T = 5ms. Ha PW = 1ms és D = 0,2, és a Pd = 60W disszipációs teljesítményt képzeljük el, akkor a következő módon lehet meghatározni az IGBT csatlakozási hőmérséklet ΔTj növekedését: Azok az alkalmazások, amelyekhez áthidalott IGBT kapcsoló áramkörökre van szükség, mint például az inverterek, a rövidzárlat (túláram) védelmi áramkör elengedhetetlenné válik az IGBT kapu feszültségének kikapcsolásáig tartó ellenállás és a sérülések elleni védelem érdekében, még az egység kimeneti rövidzárlata esetén is . A 21. és 22. ábra mutatja az IGBT RBN40H125S1FPQ rövidzárlati idejét és rövidzárlati áram kezelésének képességét. Ezt a rövidzárlatot, amely elviseli az IGBT kapacitását, általában a tSC idő tekintetében fejezzük ki. Ezt az ellenállóképességet elsősorban az IGBT kapu-emitter feszültsége, testhőmérséklete és tápfeszültsége határozza meg. Ezt egy kritikus H-híd IGBT áramkör tervezésénél kell figyelembe venni. Ezenkívül ügyeljen az optimális besorolású IGBT eszköz kiválasztására a következő paraméterek szempontjából. Továbbá abban a pillanatban, amikor a rövidzárlat vagy a túlterhelés-védelmi áramkör érzékeli a rövidzárlati áramot és kikapcsolja a kapu feszültségét, a rövidzárlati áram valójában hihetetlenül nagy, mint az IGBT szokásos üzemi áram nagysága. A jelentős áram mellett a normál Rg ellenállás alkalmazásával történő kikapcsolási folyamat során nagy túlfeszültség alakulhat ki, meghaladva az IGBT besorolást. Ezért megfelelően ki kell választania a rövidzárlati viszonyok kezelésére alkalmas IGBT kapu ellenállást, amelynek legalább 10-szer nagyobbnak kell lennie, mint a normál kapu ellenállási értéke (de továbbra is az előretolt SOA értéken belül marad). Ennek célja, hogy ellensúlyozza az IGBT kollektor-emitter ledjeinek túlfeszültség-képződését azokban az időszakokban, amikor a rövidzárlati áram megszakad. Ezenkívül a rövidzárlat ellenállási ideje a tSC a túlfeszültség eloszlását okozhatja a többi társított eszközön. Gondoskodni kell arról, hogy a rövidzárlat-védelmi áramkör működésének megkezdéséhez szükséges normál időkeret legalább kétszerese legyen megfelelő. A legtöbb félvezető eszköz csatlakozási hőmérsékletének Tj abszolút maximális értéke 150 ℃, de a Tjmax = 175 ℃ az új generációs készülékek követelményeinek megfelelően van beállítva, hogy ellenálljon a megnövekedett hőmérsékleti előírásoknak. A hatékony működés garantálása érdekében Tjmax = 175 ℃ -on a 150 ° C-os standard konzisztencia-teszt számos paraméterét javították, és elvégezték az üzemeltetési ellenőrzést. Ennek ellenére a tesztelés területei a készülék specifikációitól függően változnak. Győződjön meg arról, hogy a hozzáadott információkért ellenőrizze az esetlegesen alkalmazott eszköz megbízhatósági adatait. Hasonlóképpen ne feledje, hogy a Tjmax érték nem csak az állandó munkavégzés korlátozása, hanem a szabályozás specifikációja is, amelyet egy pillanatra sem szabad túllépni. A be- / kikapcsolás során szigorúan figyelembe kell venni a magas hőmérséklet eloszlása elleni védelmet, még egy rövid ideig is IGBT esetén. Ügyeljen arra, hogy az IGBT-vel olyan környezetben dolgozzon, amely semmiképp sem haladja meg a Tj = 175 ℃ maximális bomlási hőmérsékletet. Vezetési veszteség: Miközben az induktív terhelést IGBT-n keresztül táplálják, a felmerült veszteségeket alapvetően vezetési veszteségbe és kapcsolási veszteségbe sorolják. Az IGBT teljes bekapcsolásakor bekövetkező veszteséget vezetési veszteségnek nevezzük, míg az IGBT ON-ról OFF-ra vagy OFF-ról ON-ra váltásának idején bekövetkező veszteséget kapcsolási veszteségnek nevezzük. Tulajdonképpen, a veszteség a feszültség és az áram megvalósításától függ, amint az az alábbi képletben bemutatásra kerül, a veszteség a VCE (sat) kollektor-emitter telítettségi feszültség hatására keletkezik, még akkor is, amikor a készülék vezet. A VCE (sat) -nak minimálisnak kell lennie, mivel a veszteség hőtermelést okozhat az IGBT-n belül. Kapcsolási veszteség: Mivel az IGBT veszteséget nehéz lehet becsülni a kapcsolási idő használatával, a vonatkozó adatlapokba referenciatáblákat építettek be, amelyek segítik az áramkörtervezőket a kapcsolási veszteség meghatározásában. Az alábbi 24. ábra bemutatja az IGBT RBN40H125S1FPQ kapcsolási veszteség jellemzőit. Az Eon és Eoff tényezőket nagymértékben befolyásolja a kollektor áram, a kapu ellenállása és az üzemi hőmérséklet. Eon (bekapcsolási energiaveszteség) Az IGBT indukciós terhelés bekapcsolási folyamata során kialakult veszteségmennyiség, valamint a dióda fordított helyreállításakor bekövetkező helyreállítási veszteség. Az Eon-t attól a ponttól számítják, amikor a kapu feszültségét az IGBT-re táplálják, és a kollektoráram megkezdi a mozgást, egészen addig az időpontig, amikor az IGBT teljesen átmegy a bekapcsolt állapotba Eoff (kikapcsolja az energiaveszteséget Ez az induktív terhelések kikapcsolási időszakában keletkező veszteség nagysága, amely magában foglalja a farok áramát. Az Eoff-értéket attól a ponttól mérjük, ahol a kapuáram éppen megszakad, és a kollektor-emitter feszültsége emelkedni kezd, egészen addig az időpontig, amikor az IGBT eléri a teljes kikapcsolt állapotot. A szigetelt kapusú bipoláris tranzisztoros (IGTB) eszköz egy három terminálos teljesítményű félvezető eszköz, amelyet alapvetően elektronikus kapcsolóként használnak, és ismert arról is, hogy az újabb eszközökben rendkívül gyors kapcsolást és magas hatékonyságot biztosít. Számos modern készülék, például VFD-k (Vaiable Frequency Drives), VSF-ek (változtatható sebességű hűtőszekrények), vonatok, kapcsolóerősítővel ellátott sztereó rendszerek, elektromos autók és klímaberendezések szigetelt kapusú bipoláris tranzisztort használnak az elektromos áram átkapcsolására. Az IGBT kimerülési mód szimbóluma Abban az esetben, ha az erősítők szigetelt kapusú bipoláris tranzisztort használnak, gyakran szintetizálnak hullámformákat, amelyek összetett természetűek, az aluláteresztő szűrőkkel és az impulzusszélesség modulációval együtt, mivel a szigetelt kapu bipoláris tranzisztorok alapvetően gyors és gyors ütemben történő be- és kikapcsolásra vannak tervezve. Az impulzusismétlődési frekvenciák a modern eszközökkel büszkélkedhetnek, amelyek alkalmazás váltásból állnak, és jóval az ultrahangos tartományba esnek, amelyek azok a frekvenciák, amelyek tízszer nagyobbak, mint az eszköz által kezelt legmagasabb hangfrekvencia, ha az eszközöket egy analóg hangerősítő. A nagy áramerősségből és az egyszerű kapuhajtás jellemzőiből álló MOSFET-ek kombinálva vannak az IGTB által alacsony telítettségű feszültségű bipoláris tranzisztorokkal. Az IGBT egyetlen eszközt készít a kapcsolóként működő bipoláris teljesítménytranzisztor és a vezérlő bemenetként funkcionáló elszigetelt kapu FET kombinálásával. A szigetelt kapu bipoláris tranzisztort (IGTB) elsősorban olyan alkalmazásokban használják, amelyek több, egymással párhuzamosan elhelyezett eszközből állnak, és legtöbbször nagyon nagy áram kezelésére képesek, amelyek amperek százai között mozognak egy 6000 V-os blokkoló feszültség, amely viszont megegyezik a több száz kilowattal, közepes és nagy teljesítményt igényel, például indukciós fűtést, kapcsolt üzemmódú tápegységeket és vontató motor vezérlését. Nagy méretű szigetelt kapu bipoláris tranzisztorok. A szigetelt kapu bipoláris tranzisztor (IGTB) a kor új és legújabb találmánya. Az 1980-as években és az 1990-es évek első éveiben kitalált és bevezetett első generációs eszközökről kiderült, hogy viszonylag lassú a kapcsolási folyamat, és hajlamosak a meghibásodásra különböző módok, például a reteszelés során (ahol az eszköz továbbra is bekapcsol, és nem kapcsol be kikapcsolva, amíg az áram folyamatosan áramlik a készüléken), és másodlagos meghibásodás (ahol amikor nagy áram folyik át az eszközön, az eszközben lévő lokalizált hotspot hőmennyiségbe kerül és ennek eredményeként megégeti a készüléket). Sokat javult a második generációs készülékeknél és a blokkon a legtöbb új eszköznél, a harmadik generációs eszközöket még jobbnak tartják, mint az első vonó generációs eszközöket. A harmadik generációs eszközök MOSFET-ekből állnak, amelyek versenytársai a sebesség, a tolerancia és a robusztus képességek pedig kiválóak. A második és harmadik generációs készülékek rendkívül magas impulzus-besorolásból állnak, amelyek nagyon hasznosak ahhoz, hogy nagy teljesítmény-impulzusokat hozzanak létre különböző területeken, például a plazmafizikában és a részecskékben. Így a második és a harmadik generációs készülékek főleg az összes régebbi eszközt felváltották, mint például a szikrahézagokat és a tiratronokat, amelyeket a plazmafizika és a részecskék ezen területein használnak. Ezek az eszközök vonzóak a nagyfeszültségűek hobbija iránt is, mivel magas impulzusértékű tulajdonságaik és alacsony piaci árak állnak rendelkezésre a piacon. Ez lehetővé teszi a hobbi számára, hogy hatalmas mennyiségű energiát irányítson olyan eszközök meghajtása érdekében, mint a tekercs-íny és a Tesla tekercs. A szigetelt kapu bipoláris tranzisztorok megfizethető árkategóriában állnak rendelkezésre, és ezáltal fontos szerepet játszanak a hibrid autók és az elektromos járművek számára. Udvariasság: Renesas Előre elfogultság biztonságos működési területe
Fordított előfeszítésű biztonságos működési terület
Statikus jellemzők
az IGBT-k hőmérséklete függ.
Kapu kapacitási jellemzői
Az egyes időszakokkal kapcsolatos munkamódszereket az alábbiakban ismertetjük.
A kapu meghajtó áramának meghatározása
IG (csúcs) = VGE (be) / Rg + Rs + rg 
Vezetési veszteség kiszámítása
Kapcsolási jellemzők
Kapcsolási idő
Beépített dióda jellemzők
Beépített dióda fordított helyreállítási jellemzők
Beépített dióda előrefeszültség jellemzői
Hőállósági jellemzők
ΔTj = Pd × θj - c (t) = 60 × 0,17 = 10,2 Terhelés rövidzárlat jellemzői
A csatlakozási hőmérséklet maximális Tjmax 175 ℃ -on
.
A 3. táblázat jó példát mutat be az IGBT RBN40H125S1FPQ tesztfeltételeire, amelyet úgy terveztek, hogy ellenálljon 175 ℃ -nak magas hőmérsékletű hőmérsékleten történő működés közben.
IGBT veszteségek
Veszteség (P) = feszültség (V) × áram (I)
Bekapcsolási veszteség: P (bekapcsolás) = VCE (szat) × IC 
Összegzés
IGBT nagyáramú alkalmazásokhoz
Az IGBT-k a BJT és a Mosfet kombinációi
Az IGBT-k a legfejlettebb tranzisztorok
Az új Mosfets az IGBT-kkel versenyez
Előző: Hogyan készítsünk színezékkel érzékenyített napelemet vagy napelemet a gyümölcsteából Következő: Könnyű H-Bridge MOSFET meghajtó modul inverterekhez és motorokhoz
