Модуль IGBT транзисторов

IGBT – полупроводниковые устройства с тремя соединительными клеммами, применяются практически в 99,99% силовых электронных схем средней и высокой мощности. В составе микросхемы устройство выполняет роль электронного ключа высокой мощности. IGBT имеют интегральную структуру, объединяющую входной полевой и биполярный транзисторы и наделены преимуществами, присущими каждому из компонентов. 

Силовые модули IGBT

IGBT транзисторы имеют как дискретное, так и модульное исполнение. Первый вариант получил массовое распространение за счет невысокой цены в пересчете на 1А рабочего тока. К преимуществам модулей IGBT относится охлаждение, наличие изоляции, предельно простой и удобный монтаж. На усмотрение потребителей производителями предлагается две основные версии модулей IGBT. Вариант в корпусе прямоугольной архитектуры с охлаждением и односторонним прижимом нашел применение у Mitsubishi, Siemens и Semikron. Компания Toshiba остановилась на конструкции таблеточного вида двухстороннего охлаждения, пример: модуль IGBT +для MCC 1596 06. Модульное исполнение в сравнении с дискретным позволяет наполовину уменьшить количество применяемой в микросхеме полупроводниковой продукции и снизить стоимость монтажных работ. Соединение дискретных транзисторов происходит непосредственно на печатной плате при помощи пайки, предельно возможная величина токов достигает 100А. Модульные компоненты монтируются на плату посредством сквозных отверстий. 

Отличия IGBT транзисторов:

• применяются для коммутации высоких мощностей;
• имеют высокий КПД;
• проявляют устойчивость к токовым напряжениям;
• высокая скорость включения и отключения;
• управление высокими мощностями происходит при помощи малых; 
• рассчитаны на значительные рабочие напряжения.

Например, модуль IGBT 450A CM450DX 34T для поверхностного монтажа производства Mitsubishi работает с токами 450А и напряжениями 1700В.

IGBT технология 

Начало технологии IGBT связывают с 80-ми годами прошлого века. Первооткрывателем в данной области стала американская компания International Rectifier. Уже через несколько лет был создан первый промышленный экземпляр. Несмотря на упрощенную конструкцию, он был способен выдерживать повышенные нагрузки. Fuji Electric Device Technology приступила к разработке IGBT в 1988 году. В процессе работы над развитием технологии компания смогла улучшить эксплуатационные характеристики продукта за счет применения эпитаксальных пластин и последующей их замены на пластины FZ, а также фотолитографии с высоким разрешением. Пример продукции Fuji – IGBT модуль SA534883 04 EL4 50R. 

Область применения IGBT модулей:

1. Высоковольтные и низковольтные преобразователи.
2. Промышленные роботы.
3. Станки с ЧПУ.
4. Оборудование для медицинской промышленности.
5. Конвертеры, преобразователи для зеленой энергетики, электрические приводы, трансформаторы.
6. Источники бесперебойного питания.
7. Бытовые приборы: холодильники, кондиционеры, стиральные машины, стереосистемы.
8. Электромобили.

Постепенно, благодаря внедрению новых перспективных решений, технология IGBT совершенствовалась, что способствовало активному внедрению компонентов в электронику. Созданные на основе IGBT транзисторов, IGBT модули включают множество IGBT параллельно соединенных транзисторов, способных выдерживать токи от 10 до 3600А и напряжения 600-6500В. В зависимости от варианта сборки, IGBT модули могут иметь исполнение в виде полу, одиночных и трехфазных мостов. Один модуль содержит несколько транзисторов и диодов. Над совершенствованием конструкции модулей работает целый ряд производителей, которые развивают технологию, занимаются внедрением новых конструкционных материалов, улучшением электрических характеристик, оптимизацией и усовершенствованием корпусов.