Перейти к содержимому 
IGBT инвертора - это как его сердце. Он управляет преобразованием мощности и передачей энергии внутри инвертора. JOEYOUNG использует высококачественные IGBT-модули во всех своих инверторах, таких как солнечный инвертор мощностью 3000 Вт и Инвертор 12 В 2000 Вт с чистой синусоидой.
В этой статье мы расскажем об определении, принципе работы, преимуществах и недостатках инвертора IGBT. Давайте погрузимся!
Что такое инверторный IGBT?
Инвертор IGBT расшифровывается как биполярный транзистор с изолированным затвором. Это трехконтактный полупроводниковый прибор, который используется для быстрого и эффективного переключения во многих электронных устройствах.
IGBT в основном используются в усилителях для обработки сложных форм сигналов с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Чтобы лучше понять IGBT, нужно знать, что распространенными компонентами в электронике являются транзисторы с биполярным переходом (BJT) и MOSFET (МОП-трубки). Инверторный IGBT представляет собой смесь этих двух компонентов. Он обладает входными характеристиками BJT и выходными характеристиками MOSFET.
Такое сочетание делает IGBT очень полезными во многих областях применения.
Структура инвертора IGBT
Инверторный IGBT имеет три вывода: коллектор, эмиттер и затвор. Эти выводы соединены с металлическими слоями, а затворная клемма имеет слой диоксида кремния. Структура IGBT состоит из четырех полупроводниковых слоев, созданных путем объединения транзисторов PNP и NPN в схеме PNPN.
Вот как это работает шаг за шагом:
- Ближайший к коллектору слой - это (p+) подложка, известная как область инжекции.
- Выше находится область дрейфа N, которая включает в себя слой N. Область инжекции направляет большую часть носителей (дырочный ток) в слой N. Толщина этой области дрейфа влияет на то, какое напряжение может блокировать IGBT.
- Над областью дрейфа находится область корпуса, состоящая из подложки (p) вблизи эмиттера и слоя (n+) внутри.
Стык между областью инжекции и областью дрейфа N называется J2, а стык между областью N и областью корпуса - J1.
Стоит отметить, что по своей структуре инверторный IGBT похож на тиристор с МОП-покрытием. Однако, в отличие от тиристоров, IGBT подавляет работу тиристора. Это позволяет ему работать только как транзистор во всем диапазоне. IGBT лучше тиристоров, потому что они переключаются быстрее, даже не дожидаясь пересечения нуля.
Как работает инвертор IGBT
Инверторный IGBT работает за счет включения или выключения затворной клеммы. Когда на затвор подается положительное напряжение, эмиттер поддерживает схему в активном состоянии. Однако если напряжение на затворе равно нулю или слегка отрицательно, схема отключается. Поскольку IGBT работает как BJT и MOSFET, усиление, которое он обеспечивает, измеряется как отношение выходного сигнала к входному.
Для традиционного BJT коэффициент усиления - это отношение выходного тока к входному. В отличие от него, МОП-транзистор не имеет входного тока, поскольку его затвор отделен от основного канала тока.
Вот что происходит шаг за шагом, когда IGBT работает:
- При подаче напряжения (VG) на клемму затвора ток затвора (IG) увеличивается.
- Это увеличивает напряжение затвор-эмиттер (VGE), что приводит к увеличению коллекторного тока (IC).
- В результате напряжение коллектор-эмиттер (VCE) уменьшается.
Важно отметить, что IGBT имеют небольшое падение напряжения, как у диода, обычно около 2 В. Это падение немного увеличивается с ростом тока. Кроме того, IGBT допускает обратное протекание тока с помощью диода свободного хода, который помещается между выводами коллектора и эмиттера.
Такая схема делает IGBT эффективными и универсальными для многих применений.
Типы IGBT?
IGBT бывают разных типов в зависимости от их конструкции и назначения. К основным типам относятся одиночные IGBT, IPM (Intelligent Power Module) и другие специализированные блоки.
- Одиночный IGBT
Одиночный IGBT - это независимое устройство в собственном корпусе. Он идеально подходит для приложений, требующих раздельного управления и интеграции. Вы можете выбрать различные комплектации и спецификации в зависимости от ваших конкретных требований. - IPM (интеллектуальный модуль питания)
IPM - это модульный корпус, объединяющий несколько компонентов, таких как микросхемы IGBT, схемы драйверов и схемы защиты. Такая конструкция упрощает использование и повышает надежность. IPM широко используются в приводах двигателей, инверторах и других мощных приложениях.
Другие типы корпусов IGBT
- Цифровой IGBT: Этот тип имеет встроенные функции управления и контроля, включая цифровые интерфейсы для расширенного управления.
- Модульный IGBT: Это мощные модули, включающие несколько микросхем IGBT, схемы драйверов и системы теплоотвода. Они идеально подходят для тяжелых условий эксплуатации, таких как крупные промышленные приводы и системы питания.
Эти варианты пакетов отличаются гибкостью, поэтому вы можете выбрать тот, который лучше всего соответствует вашим потребностям.
Основные характеристики IGBT
Основными характеристиками IGBT являются передаточная и выходная характеристики. Давайте разберем их:
- Передаточные характеристики
Передаточная характеристика IGBT показывает зависимость между током коллектора (Ic) и напряжением затвор-эмиттер (VGE). Как и в MOSFET, коллекторный ток начинает течь только тогда, когда напряжение затвор-эмиттер превышает минимальный порог (VTH). Ниже этого порога IGBT остается выключенным, а выше - ток линейно увеличивается.
- Выходные характеристики IGBT
IGBT требуют лишь небольшого напряжения на затворе, чтобы оставаться включенными, в отличие от биполярных транзисторов, которым требуется постоянный ток базы. Они однонаправлены, переключаясь только с коллектора на эмиттер, в отличие от MOSFET, которые могут переключаться в обоих направлениях.
Во время динамической работы может возникнуть ток защелки, если ток привода превысит критическое значение. Ниже порогового напряжения протекает небольшой ток утечки, и IGBT работает в области отсечки с напряжением коллектор-эмиттер, близким к напряжению питания.
Преимущества и недостатки IGBT
Преимущества:
- Выдерживают более высокое напряжение и ток, чем BJT или MOSFET.
- Высокий входной импеданс и низкие входные потери.
- Переключает большие токи при низком управляющем напряжении.
- Требуется простой и экономичный драйвер затвора.
- Высокая плотность тока позволяет уменьшить размер микросхемы.
- Обеспечивает более высокий коэффициент усиления мощности и скорость переключения по сравнению с BJT.
- Биполярная природа повышает проводимость и эффективность.
- Безопаснее
Недостатки:
- Более низкая скорость переключения по сравнению с МОП-транзисторами.
- Однонаправленный, требующий дополнительной схемы для сигналов переменного тока.
- Невозможно блокировать высокое обратное напряжение.
- Дороже, чем BJT и MOSFET.
- Восприимчивость к проблемам защелкивания из-за структуры PNPN.
- Более длительное время выключения по сравнению с PMOS-приборами.
Последняя мысль
При установке IGBT используйте специальную отвертку и правильный момент затяжки, чтобы обеспечить надежное соединение и избежать повреждений. Будучи самой важной и хрупкой частью инвертора, IGBT нуждается в надлежащей защите для поддержания работоспособности.
ДЖОЙОУНГ в роли производители солнечных инверторов эксперт, мы обеспечиваем стабильную и безопасную выходную мощность - ознакомьтесь с нашей продукцией, чтобы найти то, что соответствует вашим потребностям: Инвертор мощностью 1000 Вт с модифицированной синусоидой, Инвертор мощностью 2000 Вт с модифицированной синусоидой, Инвертор мощностью 3000 Вт с модифицированной синусоидой.
Часто задаваемые вопросы
Они предназначены для управления мощными приложениями с маломощным входом.
Для трехфазного инвертора требуется шесть драйверов затворов IGBT. Можно использовать отдельные драйверы затворов для каждого IGBT, но двухканальный драйвер затвора обеспечивает гибкость конструкции и снижает стоимость заказа.
Основная функция IGBT - максимально быстрое переключение электрических токов, что позволяет достичь минимальных потерь при переключении. Как следует из названия "биполярный транзистор с изолированным затвором", IGBT - это биполярный транзистор с изолированным затвором; сам затвор, по сути, представляет собой MOSFET.
(1) IGBT используются в инверторах с частотой переключения менее 20 кГц, требующих высокой стойкости к перегрузкам. (2) MOSFET используются в инверторах с частотой переключения более 20 кГц.
Режимы отказа IGBT выражаются в ухудшении некоторых ключевых электрических параметров (например, тока утечки, порогового напряжения) или в потере функциональности (невозможности выключения).
Инвертор - это полезное устройство, которое преобразует постоянный ток (DC), обычно от автомобильных аккумуляторов или солнечных батарей, в переменный ток (AC). В этой статье вы найдете ответы на вопросы о том, что такое инвертор, для чего нужен инвертор и о чем следует подумать, выбирая лучший инвертор для своих нужд.
Важнейшим фактором, обеспечивающим эффективность и экономичность использования солнечной системы, является инвертор. Что такое инвертор? Как долго служит инвертор? Какие факторы могут повлиять на срок службы моего инвертора? В этой статье вы найдете интересующую вас информацию.
Инвертор - это устройство, которое преобразует постоянное электричество в переменное, позволяя источникам постоянного тока, таким как солнечные батареи или аккумуляторы, питать устройства переменного тока В этой статье мы расскажем о том, как работает инвертор, о различных сферах его применения...
