IGBT транзисторы

Транзистор составляет основу большинства современных электронных устройств и интегральных микросхем. Конструкционно это миниатюрный триод из полупроводникового материала, позволяющий при помощи небольшого входного сигнала управлять значительными по величине токами, что открывает возможности его применения для коммутации, преобразования, генерации и усиления электрических сигналов. 

IGBT транзисторы, сфера применения

Развитие силовой электроники способствовало разработке силовых регулирующих устройств, способных работать на предельных токах и напряжениях, имеющих преимущество в быстродействии и высокой эффективности. С поставленными задачами отлично справляются силовые транзисторы IGBT, сфера их применения распространяется на схемы, где задействованы высокие токи и напряжения. Цена IGBT транзистора зависит от его технических и конструкционных особенностей. Это может быть отдельное устройство, или бескорпусной кристалл в составе силовых гибридных и интеллектуальных модулей. 

Среди производителей IGBT транзисторов лидирующие позиции занимают следующие компании: 

1. STMicroelectronics – европейский производитель полупроводниковой продукции со штатом в 48,0 тыс. человек. Изготовление ведется на производственных площадках, размещенных в 12 странах. На счету компании свыше 16,0 тыс. запатентованных изобретений. 
2. Американская компания International Rectifier (IR) первой в мире освоила производство полупроводниковой продукции. В ее послужной список входит разработка германиевых диодов, солнечных элементов, стабилитронов. В настоящее время компания лидирует в производстве электронных компонентов для электроприводов, силовых блоков и преобразователей. Продукция заслуженно считается отраслевым стандартом, помимо собственного применения, пользуется популярностью среди независимых производителей. Начиная с 2015 году в состав компании входит Infineon Technologies AG. Пример продукции: транзистор IGBT IRGPS60B120KDP, ток 105А, напряжение 1200В. 
3. Infineon Technologies AG – известный немецкий разработчик силовой полупроводниковой электроники. Силовые транзисторы компании отличаются высокими показателями по току, быстрым и легким переключением, стойкостью к высоким напряжениям, короткому замыканию, пробою. 
4. Американская компания Fairchild Semiconductor стала первым в мире разработчиком интегральных схем для массового производства. Создана в 1957 года и с первого дня занимается разработкой кремниевых транзисторов. IGBT транзистор FGA15N120ANTD на 1200 В отличается высокой проводимостью и быстродействием, низкими потерями при переключениях. Устройство подходит для приборов, где требуется мягкое управление: микроволновки, индукционные печи. 

Большой популярностью пользуются модули IGBT серии NF компании Mitsubishi Electric Semiconductor. К их изготовлению предприятие приступило в 2000 году. Обладая высокой мощностью, устройства применяются для управления инверторами ветрогенераторов, тяговыми двигателями, источниками бесперебойного питания. Для изготовления транзисторов используются кристаллы CSTBT с высокими эксплуатационными характеристиками. Представленный на сайте компании под артикулом IGBT VZ3IM1400M1271 транзистор мод MITSUBISHI CM400DY-24NF-001E включает два IGBT транзистора, каждый из которых имеет обратное соединение. Такая схема обеспечивает плавность хода механизмов, позволяет выполнять рекуперативное торможение вне зависимости от скорости. Все разъемы и компоненты изолированы. Технические характеристики: ток 400 А, напряжение 1200 В.

Особенности IGBT транзисторов

Нашедший широкое применение в силовой электронике IGBT транзистор своим названием обязан аббревиатуре, получившей всеобщее применение в зарубежной литературе и расшифровывающейся как Биполярный Транзистор с Изолированным Затвором. Сфера применения приборов распространяется на электроприводы, источники питания, инверторы, где устройствам отводится роль мощного электронного ключа. IGBT транзисторы объединили полевые и биполярные, вобрали в себя их лучшие характеристики. Можно считать, что в масштабах устройства полевой транзистор ведет управление биполярным.

Преимущества IGBT транзисторов:

• невысокая цена и миниатюрные размеры устройства, которые достигнуты благодаря высокой плотности и малому падению напряжений в открытом состоянии; 
• упрощенная схема управления;
• невысокая мощность управления при высоких мощностных характеристиках силового канала;
• быстрота срабатывания;
• надежность устройства, прибор практически не проводит ток в обратном направлении.

История IGBT транзисторов началась в 1973 году. Первая схема управления биполярным транзистором при помощи полевого предложена в 1979 году. При тестировании продукции было отмечено отсутствие насыщения на основном транзисторе. Предложенная в 1985 году схема имела плоскую конфигурацию, поддерживала широкий диапазон рабочих напряжений. Управление при помощи напряжения, обеспечивало модулю высокие характеристики по проходимости и переключению, аналогичные биполярному устройству. Первое поколение IGBT транзисторов отличалось невысокой скоростью срабатывания. Недостаток был устранен в 1990 году, во втором поколении устройств, схема которых используется и по настоящее время.