คำว่า IGBT เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์และตัวย่อของ IGBT คือทรานซิสเตอร์สองขั้วแบบเกต ประกอบด้วยขั้วสามขั้วที่มีความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าสองขั้วที่หลากหลายนักออกแบบของ IGBT คิดว่าเป็นอุปกรณ์สองขั้วที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าพร้อมอินพุต CMOS และเอาต์พุตสองขั้ว การออกแบบ IGBT สามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์ทั้งสองอย่างเช่น BJT และ MOSFET ในรูปแบบเสาหิน เป็นการรวมทรัพย์สินที่ดีที่สุดของทั้งสองอย่างเพื่อให้ได้คุณสมบัติของอุปกรณ์ที่เหมาะสมที่สุด การใช้งานของทรานซิสเตอร์สองขั้วแบบเกตที่หุ้มฉนวนรวมถึงวงจรไฟฟ้า การมอดูเลตความกว้างของพัลส์ , เครื่องใช้ไฟฟ้า, เครื่องสำรองไฟและอื่น ๆ อีกมากมาย อุปกรณ์นี้ใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพและลดระดับเสียงรบกวน นอกจากนี้ยังได้รับการแก้ไขในวงจรตัวแปลงโหมดเรโซแนนซ์ ทรานซิสเตอร์สองขั้วที่หุ้มฉนวนที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสามารถเข้าถึงได้สำหรับทั้งการนำไฟฟ้าต่ำและการสูญเสียการสลับ

ทรานซิสเตอร์สองขั้วประตูฉนวน

ทรานซิสเตอร์สองขั้วแบบเกตหุ้มฉนวนเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เทอร์มินัลสามตัวและเทอร์มินัลเหล่านี้ถูกตั้งชื่อเป็นเกตตัวปล่อยและตัวเก็บรวบรวม ขั้วอิมิตเตอร์และตัวสะสมของ IGBT เชื่อมโยงกับเส้นทางการนำไฟฟ้าและเทอร์มินัลประตูเชื่อมโยงกับการควบคุม การคำนวณการขยายจะทำได้โดย IGBT คือวิทยุ b / n สัญญาณ i / p & o / p สำหรับ BJT ทั่วไปผลรวมของกำไรเกือบจะเทียบเท่ากับวิทยุกับกระแสเอาต์พุตไปยังกระแสอินพุตซึ่งเรียกว่าเบต้า ประตูฉนวนสองขั้ว ส่วนใหญ่จะใช้ทรานซิสเตอร์ ในวงจรแอมพลิฟายเออร์เช่น MOSFETS หรือ BJT

อุปกรณ์ IGBT

IGBT ส่วนใหญ่จะใช้ในวงจรขยายสัญญาณขนาดเล็กเช่น BJT หรือ MOSFET เมื่อทรานซิสเตอร์รวมการสูญเสียการนำไฟฟ้าที่ต่ำกว่าของวงจรเครื่องขยายเสียงสวิตช์โซลิดสเตตในอุดมคติจะเกิดขึ้นซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังจำนวนมาก

IGBT สามารถเปิด 'ON' & 'OFF' ได้โดยการเปิดใช้งานและปิดการใช้งาน Gate Terminal แรงดันไฟฟ้าคงที่ + สัญญาณ Ve i / p บนเกตและขั้วอิมิตเตอร์จะรักษาอุปกรณ์ให้อยู่ในสถานะแอ็คทีฟในขณะที่การสันนิษฐานของสัญญาณอินพุตจะทำให้อุปกรณ์ปิด 'ปิด' คล้ายกับ BJT หรือ MOSFET

โครงสร้างพื้นฐานของ IGBT

โครงสร้างพื้นฐานของ N-channel IGBT มีดังต่อไปนี้ โครงสร้างของอุปกรณ์นี้เป็นแบบธรรมดาและส่วน Si ของ IGBT นั้นเกือบจะคล้ายกับกำลังในแนวตั้งของ MOSFET ที่ไม่รวมเลเยอร์การฉีด P + มีโครงสร้างที่เท่าเทียมกันของประตูและหลุม P-well ของเซมิคอนดักเตอร์ของโลหะออกไซด์ผ่านพื้นที่ต้นทาง N + ในโครงสร้างต่อไปนี้ชั้น N + ประกอบด้วยสี่ชั้นและที่ตั้งอยู่ที่ด้านบนเรียกว่าเป็นแหล่งที่มาและชั้นล่างสุดเรียกว่าเป็นตัวสะสมหรือท่อระบายน้ำ

“จอห์นสันเคาน์เตอร์โดยใช้ jk flip flop ”

โครงสร้างพื้นฐานของ IGBT

IGBTS มีสองประเภทคือไม่ต่อยผ่าน IGBT (NPT IGBTS) และเจาะผ่าน IGBT (PT IGBTs) IGBT ทั้งสองนี้ถูกกำหนดให้เป็นเมื่อ IGBT ได้รับการออกแบบด้วยชั้นบัฟเฟอร์ N + จะเรียกว่า PT IGBT ในทำนองเดียวกันเมื่อ IGBT ได้รับการออกแบบโดยไม่มีชั้นบัฟเฟอร์ N + เรียกว่า NPT IGBT ประสิทธิภาพของ IGBT สามารถเพิ่มขึ้นได้ตามชั้นบัฟเฟอร์ที่มีอยู่ การทำงานของ IGBT นั้นเร็วกว่า power BJT และ power MOSFET

แผนภาพวงจรของ IGBT

จากโครงสร้างพื้นฐานของทรานซิสเตอร์สองขั้วแบบเกตที่หุ้มฉนวนวงจรขับ IGBT อย่างง่ายได้รับการออกแบบโดยใช้ PNP และ NPN ทรานซิสเตอร์ , JFET, OSFET ที่ระบุในรูปด้านล่าง ทรานซิสเตอร์ JFET ใช้เพื่อเชื่อมต่อตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ NPN กับฐานของทรานซิสเตอร์ PNP ทรานซิสเตอร์เหล่านี้บ่งบอกถึงไทริสเตอร์ที่เป็นปรสิตเพื่อสร้างลูปป้อนกลับเชิงลบ

แผนภาพวงจรของ IGBT

ตัวต้านทาน RB ระบุขั้ว BE ของทรานซิสเตอร์ NPN เพื่อยืนยันว่าไทริสเตอร์ไม่ได้ล็อคซึ่งจะนำไปสู่การล็อค IGBT ทรานซิสเตอร์หมายถึงโครงสร้างของกระแสระหว่างเซลล์ IGBT ที่อยู่ใกล้เคียงสองเซลล์ มัน ให้ MOSFET และรองรับแรงดันไฟฟ้าส่วนใหญ่ สัญลักษณ์วงจรของ IGBT แสดงอยู่ด้านล่างซึ่งประกอบด้วยขั้วต่อสามขั้วคือตัวปล่อยประตูและตัวเก็บรวบรวม

ลักษณะ IGBT

ทรานซิสเตอร์สองขั้วประตูเหนี่ยวนำเป็นอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพียงต้องการแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยที่ขั้วประตูเพื่อดำเนินการนำผ่านอุปกรณ์ต่อไป

ลักษณะ IGBT

เนื่องจาก IGBT เป็นอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าจึงต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยที่ Gate เพื่อรักษาการนำไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์ซึ่งไม่เหมือนกับ BJT ซึ่งจำเป็นต้องให้กระแสไฟฟ้าฐานจ่ายในปริมาณที่เพียงพอเสมอเพื่อรักษาความอิ่มตัว

IGBT สามารถเปลี่ยนกระแสในทิศทางเดียวที่อยู่ในทิศทางไปข้างหน้า (Collector to Emitter) ในขณะที่ MOSFET มีความสามารถในการสลับกระแสแบบสองทิศทาง เพราะมันควบคุมในทิศทางไปข้างหน้าเท่านั้น

หลักการทำงานของวงจรเกตไดรฟ์สำหรับ IGBT นั้นเหมือนกับมอสเฟตกำลัง N-channel ความแตกต่างที่สำคัญคือความต้านทานที่นำเสนอโดยช่องทางการดำเนินการเมื่อจ่ายกระแสผ่านอุปกรณ์ในสถานะแอคทีฟนั้นน้อยมากใน IGBT ด้วยเหตุนี้การจัดอันดับของกระแสจึงสูงกว่าเมื่อเทียบกับ MOSFET กำลังไฟที่สอดคล้องกัน

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ ทรานซิสเตอร์สองขั้วประตูฉนวน การทำงานและลักษณะ เราสังเกตเห็นว่าเป็นอุปกรณ์สวิตชิ่งเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความสามารถในการควบคุมเช่น MOSFET และคุณสมบัติ o / p ของ BJT เราหวังว่าคุณจะมีความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับแนวคิด IGBT นี้ นอกจากนี้หากมีข้อสงสัยเกี่ยวกับการใช้งานและข้อดีของ IGBT โปรดให้ข้อเสนอแนะของคุณโดยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณความแตกต่างระหว่าง BJT, IGBT และ MOSFET คืออะไร?

เครดิตภาพ: