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.
Целью данной работы является анализ назначения и устройства IGBT-транзистора.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
рассмотреть понятие и основные параметры IGBT-транзисторов;
проанализировать устройство и сферу применения IGBT-транзисторов.
Объектом работы выступает IGBT-транзистор. Предметом - его устройство и область применения.
Теоретической базой написания работы послужили труды таких авторов, как Ю.К. Розанов, А. Бормотов, А.Ю. Болдырев и др., а также источники сети Интернет.
В работе использовались методы теоретического анализа литературы по исследуемой проблеме, методы изучения, обобщения и анализа.
Структура работы состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованных источников.
IGBT-транзистор (сокращение от англоязычного Insulated-gate bipolar transistor) или биполярный транзистор с изолированным затвором (сокращенно БТИЗ) – представляет собой полупроводниковый прибор с тремя выводами, сочетающий внутри одного корпуса силовой биполярный транзистор и управляющий им полевой транзистор.
IGBT-транзисторы являются на сегодняшний день основными компонентами силовой электроники (мощные инверторы, импульсные блоки питания, частотные преобразователи и т.д.), где они выполняют функцию мощных электронных ключей, коммутирующих токи на частотах измеряемых десятками и сотнями килогерц. Транзисторы данного типа выпускаются как в виде отдельных компонентов, так и в виде специализированных силовых модулей (сборок) для управления трехфазными цепями.
То, что IGBT-транзистор включает в себя транзисторы сразу двух типов (включенных по каскадной схеме), позволяет объединить достоинства двух технологий внутри одного полупроводникового прибора.
Биполярный транзистор в качестве силового позволяет получить большее рабочее напряжение, при этом сопротивление канала в открытом состоянии оказывается пропорционально току в первой степени, а не квадрату тока как у обычных полевых транзисторов. А то что в качестве управляющего транзистора используется именно полевой транзистор – сводит затраты мощности на управление ключом к минимуму.
IGBT транзисторы чаще всего работают в сетях высокого напряжения до 6,5 киловольт для надежной и безопасной работы электроустановок в аварийном режиме при коротких замыканиях.
Вышеперечисленные свойства транзисторов дают возможность использовать их в частотно-регулируемых приводах, инверторах, импульсных регуляторах тока, а также в сварочных аппаратах.
Также IGBT применяются в системах мощных приводов управления электровозов, троллейбусов. Это повышает КПД и создает повышенную плавность хода.
Силовые транзисторы широко используются в цепях высокого напряжения. Они входят в состав схем посудомоечных машин, бытовых кондиционеров, автомобильного зажигания, блоков питания телекоммуникационного оборудования.
1. Биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT [Электронный ресурс]. – URL: https://elwo.ru/publ/spravochniki/bipoljarnye_tranzistory_s_izolirovannym_zatvorom_igbt/2-1-0-306 (дата обращения: 25.11.2019).
2. Болдырев А.Ю. Рекомендации по применению IGBT производства Протон-электротекс / А.Ю. Болдырев. – 2017. – 24 с.
3. Бормотов А. Некоторые вопросы эксплуатации IGBT-модулей / А. Бормотов, В. Мартыненко // Компоненты и технологии. – 2015. – №5. – С. 116-120.
4. Розанов, Ю. К. Силовая электроника: учебник и практикум для академического бакалавриата / Ю. К. Розанов, М. Г. Лепанов; под редакцией Ю. К. Розанова. – М.: Издательство Юрайт, 2019. – 206 с.
5. Транзисторы IGBT – основные компоненты современной силовой электроники [Электронный ресурс]. – URL: http://electrik.info/main/praktika/1589-igbt-tranzistory-osnovnye-komponenty-silovoy-elektroniki.html (дата обращения: 25.11.2019).
6. Энциклопедия устройств на полевых транзисторах / В. П. Дьяконов, А. А. Максимчук, А.М. Ремнев, В.Ю. Смердов. – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2017. – 513 c.