Igbt модуль что это

IGBT транзистор

В современной силовой электронике широкое распространение получили так называемые транзисторы IGBT. Данная аббревиатура заимствована из зарубежной терминологии и расшифровывается как Insulated Gate Bipolar Transistor, а на русский манер звучит как Биполярный Транзистор с Изолированным Затвором. Поэтому IGBT транзисторы ещё называют БТИЗ.

БТИЗ представляет собой электронный силовой прибор, который используется в качестве мощного электронного ключа, устанавливаемого в импульсные источники питания, инверторы, а также системы управления электроприводами.

IGBT транзистор – это довольно хитроумный прибор, который представляет собой гибрид полевого и биполярного транзистора. Данное сочетание привело к тому, что он унаследовал положительные качества, как полевого транзистора, так и биполярного.

Суть его работы заключается в том, что полевой транзистор управляет мощным биполярным. В результате переключение мощной нагрузки становиться возможным при малой мощности, так как управляющий сигнал поступает на затвор полевого транзистора.

Вот так выглядят современные IGBT FGH40N60SFD фирмы Fairchild. Их можно обнаружить в сварочных инверторах марки «Ресанта» и других аналогичных аппаратах.

Внутренняя структура БТИЗ – это каскадное подключение двух электронных входных ключей, которые управляют оконечным плюсом. Далее на рисунке показана упрощённая эквивалентная схема биполярного транзистора с изолированным затвором.

Упрощённая эквивалентная схема БТИЗ

Весь процесс работы БТИЗ может быть представлен двумя этапами: как только подается положительное напряжение, между затвором и истоком открывается полевой транзистор, то есть образуется n — канал между истоком и стоком. При этом начинает происходить движение зарядов из области n в область p, что влечет за собой открытие биполярного транзистора, в результате чего от эмиттера к коллектору устремляется ток.

История появления БТИЗ.

Впервые мощные полевые транзисторы появились в 1973 году, а уже в 1979 году была предложена схема составного транзистора, оснащенного управляемым биполярным транзистором при помощи полевого с изолированным затвором. В ходе тестов было установлено, что при использовании биполярного транзистора в качестве ключа на основном транзисторе насыщение отсутствует, а это значительно снижает задержку в случае выключения ключа.

Несколько позже, в 1985 году был представлен БТИЗ, отличительной особенностью которого была плоская структура, диапазон рабочих напряжений стал больше. Так, при высоких напряжениях и больших токах потери в открытом состоянии очень малы. При этом устройство имеет похожие характеристики переключения и проводимости, как у биполярного транзистора, а управление осуществляется за счет напряжения.

Первое поколение устройств имело некоторые недостатки: переключение происходило медленно, да и надежностью они не отличались. Второе поколение увидело свет в 90-х годах, а третье поколение выпускается по настоящее время: в них устранены подобнее недостатки, они имеют высокое сопротивление на входе, управляемая мощность отличается низким уровнем, а во включенном состоянии остаточное напряжение также имеет низкие показатели.

Уже сейчас в магазинах электронных компонентов доступны IGBT транзисторы, которые могут коммутировать токи в диапазоне от нескольких десятков до сотен ампер (I_{кэ max}), а рабочее напряжение (U_{кэ max}) может варьироваться от нескольких сотен до тысячи и более вольт.

Условное обозначение БТИЗ (IGBT) на принципиальных схемах.

Поскольку БТИЗ имеет комбинированную структуру из полевого и биполярного транзистора, то и его выводы получили названия затвор – З (управляющий электрод), эмиттер (Э) и коллектор (К). На зарубежный манер вывод затвора обозначается буквой G, вывод эмиттера – E, а вывод коллектора – C.

Условное обозначение БТИЗ (IGBT)

На рисунке показано условное графическое обозначение биполярного транзистора с изолированным затвором. Также он может изображаться со встроенным быстродействующим диодом.

Особенности и сферы применения БТИЗ.

Отличительные качества IGBT:

• Управляется напряжением (как любой полевой транзистор);
• Имеют низкие потери в открытом состоянии;
• Могут работать при температуре более 100°C;
• Способны работать с напряжением более 1000 Вольт и мощностями свыше 5 киловатт.

Перечисленные качества позволили применять IGBT транзисторы в инверторах, частотно-регулируемых приводах и в импульсных регуляторах тока. Кроме того, они часто применяются в источниках сварочного тока (подробнее об устройстве сварочного инвертора), в системах управления мощными электроприводами, которые устанавливаются, например, на электротранспорт: электровозы, трамваи, троллейбусы. Такое решение значительно увеличивает КПД и обеспечивает высокую плавность хода.

Кроме того, устанавливают данные устройства в источниках бесперебойного питания и в сетях с высоким напряжением. Их можно обнаружить в составе электронных схем стиральных, швейных и посудомоечных машин, инверторных кондиционеров, насосов, системах электронного зажигания автомобилей, системах электропитания серверного и телекоммуникационного оборудования. Как видим, сфера применения БТИЗ довольно велика.

IGBT-модули.

IGBT-транзисторы выпускаются не только в виде отдельных компонентов, но и в виде сборок и модулей. На фото показан мощный IGBT-модуль BSM 50GB 120DN2 из частотного преобразователя (так называемого «частотника») для управления трёхфазным двигателем.

IGBT модуль

Схемотехника частотника такова, что технологичнее применять сборку или модуль, в котором установлено несколько IGBT-транзисторов. Так, например, в данном модуле два IGBT-транзистора (полумост).

Стоит отметить, что IGBT и MOSFET в некоторых случаях являются взаимозаменяемыми, но для высокочастотных низковольтных каскадов предпочтение отдают транзисторам MOSFET, а для мощных высоковольтных – IGBT.

Так, например, IGBT транзисторы прекрасно выполняют свои функции при рабочих частотах до 20-50 килогерц. При более высоких частотах у данного типа транзисторов увеличиваются потери. Также наиболее полно возможности IGBT транзисторов проявляются при рабочем напряжении более 300-400 вольт. Поэтому биполярные транзисторы с изолированным затвором легче всего обнаружить в высоковольтных и мощных электроприборах, промышленном оборудовании.

Силовые модули IGBT — что это такое, принцип работы, схема управления

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) представляет собой полупроводниковый прибор с тремя соединительными клеммами, очень полезный благодаря своему высокому КПД, мощности и быстрому включению и отключению.

IGBT-транзисторы используются в устройствах средней и высокой мощности, импульсных источниках питания, управлении тяговыми двигателями и устройствах индукционного нагрева.

Поскольку они предназначены для быстрого включения и выключения, IGBT используются в усилителях, которые имеют дело со сложными формами сигналов, широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и фильтрами нижних частот.

Эти силовые полупроводниковые устройства используются в низковольтных и высоковольтных преобразователях постоянного и переменного тока, станках с ЧПУ, промышленных роботах, оборудовании для производства полупроводников и медицинском оборудовании.

Это также могут быть сварочные аппараты, различные лабораторные инверторы, источники бесперебойного питания, стабилизаторы, электроприводы, конверторы, оборудование для ветряной и солнечной энергетики, любительская электротехника, вроде трансформаторов Тесла типа DRSSTC и т. д.

Импульсные источники питания с IGBT-транзисторами используются во многих инновационных устройствах, таких как электромобили, холодильники с регулируемой скоростью, кондиционеры, стереосистемы с цифровыми усилителями и т. д.

Для наиболее технологичного решения подобного рода задач и были придуманы силовые модули IGBT, в основе которых, как можно легко понять из названия, лежат IGBT-транзисторы.

С момента своего появления в 1988 году и по настоящее время IGBT-транзисторы развивались и завоевывали позиции по сравнению с другими технологиями, становясь наиболее широко используемым типом транзисторов в силовых модулях благодаря их превосходным характеристикам и возможностям управления.

В промышленных приложениях используются модули IGBT, которые включают в себя множество транзисторов, установленных параллельно, которые могут выдерживать токи в сотни ампер.

Осуществляя проектирование и монтаж силовых электронных блоков, в частности это касается преобразовательной техники, очень важно обеспечить полупроводниковым ключам не только качественную изоляцию и отсутствие паразитных наводок, но и надлежащий тепловой режим их работы. При этом всегда желательно сохранить компактность изделия, не нарушая надежности всей сборки.

Передовые технологии современного производства полупроводниковых кристаллов позволяют получать компоненты с небольшим падением напряжения, высокой допустимой температурой и малыми коммутационными потерями.

Такие модули способны работать при разных напряжениях и токах, в зависимости от конкретной модели того или иного IGBT-модуля.

Уже сейчас на рынке доступны силовые компоненты от известных мировых производителей на максимальное напряжение от 600 до 6500 вольт и на максимальный ток от 10 до 3600 ампер.

По типу сборки IGBT-модули подразделяются на: одиночные ключи, полумосты, чопперы, трехфазные мосты, а также многоуровневые сборки и узкоспециальные комбинации.

Выбор того или иного IGBT-модуля зависит от цели, для которой его планируется применять.

В корпусе IGBT-модуля находятся кристаллы, образующие транзисторы и диоды. Транзисторов и диодов может быть несколько. Например, трехфазный мост с тормозным транзистором может содержать 7 IGBT-транзисторов и в общей сложности 10 диодов.

Между непосредственно кристаллом и металлической подложкой каждого элемента расположена изолирующая теплопроводящая подложка.

Металлическая подложка элемента, в свою очередь, припаяна к внешней медной пластине, которая может либо сама представлять собой готовый радиатор, либо предполагать соединение с внешним радиатором.

Как правило, конструкция модуля предполагает монтаж одной его стороной на внешний радиатор, тогда как на другую его сторону можно установить плату драйвера.

Различные по параметрам продукты от Infineon, Mitsubishi, IXYS и Semikron широко представлены сегодня на отечественном рынке. В модулях применяются кристаллы, изготовленные с использованием технологий последних поколений.

Существует большой выбор компактных корпусов с пружинным и винтовым креплением внешних проводников. Допускается параллельный монтаж и сопряжение нескольких модулей, поскольку их корпуса допускают компактную стыковку друг к другу.

IGBT-модули постоянно совершенствуются, ведь их производители осваивают все новые и новые технологии создания кристаллов, работают над оптимизацией и совершенствованием корпусов, наружных терминалов, подбирают лучшие материалы, работают над улучшением критически важных электрических характеристик по следующим направлениям:

• устойчивость к токам короткого замыкания,
• уменьшение емкости затвора,
• снижение напряжения насыщения,
• повышение рабочей частоты,
• уменьшение паразитных индуктивностей и емкостей,
• улучшение теплопроводности.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Igbt модуль что это

+7 (499) 391-49-12, +7 (926) 27-55-064, e-mail: info@bertronic.ru

руб. Товар добавлен в корзину Товаров в корзине на сумму

Товар добавлен в корзину

Товаров в корзине на сумму

• Преобразователи частоты
• Опции ПЧ
• Устройства плавного пуска
• Опции УПП
• Тормозные опции
• Фильтры
• Запасные части

• Принцип действия
• Доп.оборудование

• Руководства по эксплуатации
• Каталоги применений
• Программное обеспечение
• Сертификаты
• Весогабариты

1. Главная
2. Магазин
3. Опции УПП
4. Запасные части
5. Модуль IGBT преобразователя частоты 300А 1200В CM200DY-24A

Заказать online

ЦЕНЫ на сайте могут быть не актуальными, запрашивайте менеджера

© 2024 ПЧ.РУ. Все права защищены.

Joomla! — бесплатное программное обеспечение, распространяемое по лицензии GNU General Public License.

Что такое IGBT-модуль и как он работает?

Силовой полупроводниковый модуль (IGBT-модуль) способен сочетать коммутационные качества биполярных транзисторов с высоким импедансом, характерным для полевых МОП-транзисторов и отличается более низким напряжением насыщения в дополнение к высокой токовой способности. Модуль IGBT сегодня используется в самом современном оборудовании, таком как электрические и гибридные автомобили, а также в поездах, воздушных машинах и т. д. Заказать IGBT модули можно на сайте компании производителя Технопром М. Благодаря своему легкому весу и эффективной мощности переключения он применим в усилителях и других генераторах, которым необходимо создавать сигналы сложной формы с помощью фильтра нижних частот и широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Как работает IGBT-модуль?

Функционирование IGBT основано на биполярном переходе. Биполярный переход образуется при столкновении двух типов полупроводниковых материалов, каждый из которых имеет свои отличительные электрические характеристики. При подаче напряжения на этот переход электроны притягиваются к стороне с более высоким электрическим потенциалом, а дырки притягиваются к стороне с более низким электрическим потенциалом. Основным преимуществом IGBT перед другими полупроводниковыми приборами является высокая эффективность проводимости тока. Кроме того, им можно легко управлять с помощью внешнего напряжения, что делает его идеальным для приложений, где требуется точное управление током.

Каковы преимущества использования IGBT?

Это периферийное устройство, которое действует как транзистор и сочетает в себе характеристики биполярного транзистора и полевого МОП-транзистора. Он имеет структуру изолированного порта, что означает, что порт не подключен к стоку и управляется напряжением. Таким образом, IGBT легче контролировать, чем MOSFET, что обеспечивает большую точность управления схемой. Кроме того, IGBT обладает большей способностью выдерживать большие токи, чем биполярный транзистор. IGBT широко используются в преобразователях постоянного тока, электродвигателях и инверторах. Они также используются в силовых устройствах, таких как выпрямители и передатчики мощности. Их можно найти в различных размерах и формах, в зависимости от применения, для которого они предназначены. Таким образом, IGBT-модуль имеет ряд преимуществ перед другими типами транзисторов. Одним из основных преимуществ является их высокая удельная мощность, что означает, что они могут проводить большие токи в небольшом пространстве. Еще одним преимуществом является то, что он дешевле, чем другие типы транзисторов, что делает его популярным выбором для многих приложений. Он также отличается высокой надежностью и при необходимости может быть легко заменен.

Ноу-хау и эффективность

Производитель, помимо предоставления лучших типов IGBT-модулей, доступных сегодня на рынке, также предлагает интегрированные инженерные решения для всей отрасли. Это компания, которая всегда стремится идти в ногу с самыми современными модулями и другими компонентами. Ассортимент постоянно обновляется, чтобы обеспечить хорошее обслуживание своих клиентов и установить множество партнерских отношений, вызывая доверие у тех, кто покупает ее продукцию. На веб-сайте вы можете ознакомиться со всей линейкой продуктов, которые продаются на всей территории страны. Получите доступ к каналам взаимодействия с клиентами и будьте уверены, что вам помогут компетентные специалисты, готовые предложить лучший продукт для вашего проекта.