Điện tử công suất - IGBT
Bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện (IGBT) là một thiết bị bán dẫn có ba đầu cuối và được sử dụng chủ yếu như một công tắc điện tử. Nó có đặc điểm là chuyển mạch nhanh và hiệu suất cao, khiến nó trở thành một thành phần cần thiết trong các thiết bị hiện đại như chấn lưu đèn, ô tô điện và bộ truyền động tần số biến thiên (VFD).
Khả năng bật và tắt nhanh chóng, giúp nó có thể áp dụng trong các bộ khuếch đại để xử lý các dạng sóng phức tạp với điều chế độ rộng xung. IGBT kết hợp các đặc tính của MOSFET và BJT để đạt được công suất dòng điện cao và điện áp bão hòa thấp tương ứng. Nó tích hợp một cổng biệt lập sử dụng FET (Bóng bán dẫn hiệu ứng trường) để lấy đầu vào điều khiển.
Biểu tượng IGBT
Độ khuếch đại của IGBT được tính bằng tỷ lệ giữa tín hiệu đầu ra và tín hiệu đầu vào của nó. Trong BJT thông thường, mức độ khuếch đại (β) bằng tỷ số giữa dòng điện đầu ra của nó với dòng điện đầu vào.
IGBT có giá trị điện trở trạng thái BẬT (RON) rất thấp so với MOSFET. Điều này ngụ ý rằng điện áp giảm (I 2 R) qua lưỡng cực đối với một hoạt động chuyển mạch cụ thể là rất thấp. Hành động chặn phía trước của IGBT tương tự như của MOSFET.
Khi một IGBT được sử dụng làm công tắc được điều khiển ở trạng thái tĩnh, xếp hạng dòng điện và điện áp của nó bằng của BJT. Ngược lại, cổng cách ly trong IGBT làm cho việc nạp BJT dễ dàng hơn và do đó cần ít điện hơn.
IGBT được BẬT hoặc TẮT dựa trên việc thiết bị đầu cuối cổng của nó đã được kích hoạt hay ngừng hoạt động hay chưa. Chênh lệch điện thế dương không đổi qua cổng và bộ phát duy trì IGBT ở trạng thái BẬT. Khi tín hiệu đầu vào bị loại bỏ, IGBT sẽ TẮT.
Nguyên lý hoạt động của IGBT
IGBT chỉ yêu cầu một điện áp nhỏ để duy trì dẫn điện trong thiết bị không giống như trong BJT. IGBT là thiết bị một chiều, tức là nó chỉ có thể BẬT theo chiều thuận. Điều này có nghĩa là dòng điện chạy từ bộ thu đến bộ phát không giống như trong MOSFET, là dòng hai chiều.
Các ứng dụng của IGBT
IGBT được sử dụng trong các ứng dụng công suất trung bình đến cực cao, ví dụ như động cơ kéo. Trong IGBT lớn, có thể xử lý dòng điện cao trong khoảng hàng trăm ampe và điện áp chặn lên đến 6kv.
IGBT cũng được sử dụng trong các thiết bị điện tử công suất như bộ chuyển đổi, bộ biến tần và các thiết bị khác khi cần chuyển đổi trạng thái rắn. Lưỡng cực có sẵn với dòng điện và điện áp cao. Tuy nhiên, tốc độ chuyển mạch của chúng thấp. Ngược lại, MOSFET có tốc độ chuyển mạch cao mặc dù chúng đắt tiền.