Τι είναι ένα διπολικό τρανζίστορ πύλης;

Στο απλούστερο επίπεδο του, ένα μονωμένο διπολικό τρανζίστορ πύλης (IGBT) είναι ένας διακόπτης που χρησιμοποιείται για να επιτρέψει τη ροή ισχύος όταν είναι ενεργοποιημένη και για να σταματήσει τη ροή ισχύος όταν είναι απενεργοποιημένη.Ένα IGBT είναι μια συσκευή στερεάς κατάστασης, που σημαίνει ότι δεν έχει κινούμενα μέρη.Αντί να ανοίξει και να κλείσει μια φυσική σύνδεση, λειτουργεί με την εφαρμογή της τάσης σε ένα συστατικό ημιαγωγού, που ονομάζεται βάση, η οποία αλλάζει τις ιδιότητές της για να δημιουργήσει ή να μπλοκάρει μια ηλεκτρική διαδρομή.

Το πιο προφανές πλεονέκτημα σε αυτήν την τεχνολογία είναι ότι δεν υπάρχουνκινούμενα μέρη για να φθείρονται.Ωστόσο, η τεχνολογία στερεάς κατάστασης δεν είναι τέλεια.Υπάρχουν ακόμη προβλήματα με την ηλεκτρική αντίσταση, τις απαιτήσεις ισχύος και ακόμη και ο χρόνος που απαιτείται για τη λειτουργία του διακόπτη.

Ένα μόνωσης διπολικής τρανζίστορ πύλης είναι ένας βελτιωμένος τύπος τρανζίστορ που έχει κατασκευαστεί για να ελαχιστοποιηθεί ορισμένα από τα μειονεκτήματα ενός συμβατικού τρανζίστορ στερεάς κατάστασης.Προσφέρει τη χαμηλή αντίσταση και την γρήγορη ταχύτητα κατά την ενεργοποίηση που βρίσκεται σε ένα τρανζίστορ πεδίου-αποτελέσματος πεδίου (MOSFET), αν και είναι ελαφρώς πιο αργή να απενεργοποιηθεί.Επίσης, δεν απαιτεί μια σταθερή πηγή τάσης με τον τρόπο που κάνουν άλλοι τύποι τρανζίστορ.

Όταν ενεργοποιείται μια IGBT, η τάση εφαρμόζεται στην πύλη.Αυτό σχηματίζει το κανάλι για το ηλεκτρικό ρεύμα.Στη συνέχεια, το ρεύμα βάσης παρέχεται και ρέει μέσω του καναλιού.Αυτό είναι ουσιαστικά πανομοιότυπο με τον τρόπο λειτουργίας ενός MOSFET.Η εξαίρεση σε αυτό είναι ότι η κατασκευή του διπολικού τρανζίστορ πύλης επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο το κύκλωμα απενεργοποιείται.Το υπόστρωμα παρέχει τη διαδρομή προς το ηλεκτρικό έδαφος.Ένα MOSFET έχει ένα υπόστρωμα Ν+, ενώ το υπόστρωμα ενός IGBT είναι P+ με ρυθμιστικό N+ στην κορυφή.

Αυτός ο σχεδιασμός επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο ο διακόπτης σβήνει σε ένα IGBT, επιτρέποντάς του να εμφανιστεί σε δύο στάδια.Πρώτον, το τρέχον πέφτει πολύ γρήγορα.Δεύτερον, συμβαίνει ένα αποτέλεσμα που ονομάζεται ανασυνδυασμός, κατά τη διάρκεια του οποίου το ρυθμιστικό Ν+ πάνω από το υπόστρωμα εξαλείφει το αποθηκευμένο ηλεκτρικό φορτίο.Με τον διακόπτη OFF να συμβαίνει σε δύο βήματα, διαρκεί ελαφρώς περισσότερο από ό, τι με ένα MOSFET.

Οι ιδιότητές τους επιτρέπουν στην κατασκευή IGBTs να είναι μικρότερη από τα συμβατικά MOSFETs.Ένα τυποποιημένο διπολικό τρανζίστορ απαιτεί ελαφρώς περισσότερη επιφάνεια ημιαγωγών από το IGBT.Ένα MOSFET απαιτεί περισσότερο από δύο φορές περισσότερο.Αυτό μειώνει σημαντικά το κόστος για την παραγωγή IGBTs και επιτρέπει σε περισσότερα από αυτά να ενσωματωθούν σε ένα μόνο τσιπ.Η απαίτηση ισχύος για τη λειτουργία μόνωσης διπολικής τρανζίστορ πύλης είναι επίσης χαμηλότερη από ό, τι με άλλες εφαρμογές.