Güç Elektroniği - IGBT

Yalıtımlı geçit iki kutuplu transistörü (IGBT), üç terminalli yarı iletken bir cihazdır ve esas olarak elektronik bir anahtar olarak kullanılır. Hızlı anahtarlama ve yüksek verimlilik ile karakterizedir, bu da onu lambalı balastlar, elektrikli arabalar ve değişken frekanslı sürücüler (VFD'ler) gibi modern cihazlarda gerekli bir bileşen haline getirir.

Hızlı bir şekilde açılıp kapanma yeteneği, amplifikatörlerde darbe genişliği modülasyonu ile karmaşık dalga modellerini işlemeyi uygulanabilir hale getirir. IGBT, sırasıyla yüksek akım ve düşük doygunluk voltaj kapasitesine ulaşmak için MOSFET'lerin ve BJT'lerin özelliklerini birleştirir. Bir kontrol girişi elde etmek için FET (Alan etkili transistör) kullanarak yalıtılmış bir geçidi entegre eder.

IGBT Sembolü

Bir IGBT'nin amplifikasyonu, çıkış sinyalinin giriş sinyaline oranıyla hesaplanır. Geleneksel BJT'lerde, kazanç derecesi (β), çıkış akımının giriş akımına oranına eşittir.

IGBT, bir MOSFET'e göre çok düşük bir AÇIK durum direnci (RON) değerine sahiptir. Bu, belirli bir anahtarlama işlemi için bipolar boyunca voltaj düşüşünün (I ² R) çok düşük olduğu anlamına gelir. IGBT'nin ileri engelleme eylemi, MOSFET'inkine benzer.

Bir IGBT, statik durumda kontrollü anahtar olarak kullanıldığında, akım ve gerilim değerleri BJT'ninkine eşittir. Aksine, IGBT'deki izole geçit, BJT yüklerini sürmeyi kolaylaştırır ve bu nedenle daha az güç gerekir.

IGBT, kapı terminalinin etkinleştirilip etkinleştirilmediğine bağlı olarak AÇIK veya KAPALI konuma getirilir. Kapı ve yayıcı boyunca sürekli bir pozitif potansiyel farkı, IGBT'yi AÇIK durumda tutar. Giriş sinyali kaldırıldığında, IGBT KAPALI konuma getirilir.

IGBT Çalışma Prensibi

IGBT, BJT'den farklı olarak cihazda iletimi sürdürmek için yalnızca küçük bir voltaj gerektirir. IGBT tek yönlü bir cihazdır, yani sadece ileri yönde AÇIK konuma getirilebilir. Bu, iki yönlü olan MOSFET'lerin aksine akımın toplayıcıdan yayıcıya aktığı anlamına gelir.

IGBT uygulamaları

IGBT, çekiş motoru gibi orta ila ultra yüksek güç uygulamalarında kullanılır. Büyük IGBT'de, yüz amper aralığında yüksek akım ve 6 kv'ye kadar engelleme gerilimleri ile başa çıkmak mümkündür.

IGBT'ler aynı zamanda dönüştürücüler, invertörler gibi güç elektroniği cihazlarında ve katı hal anahtarlama ihtiyacının gerekli olduğu diğer cihazlarda da kullanılır. Bipolar yüksek akım ve voltaj ile mevcuttur. Ancak, anahtarlama hızları düşüktür. Aksine, MOSFET'ler pahalı olmalarına rağmen yüksek anahtarlama hızlarına sahiptir.