W tym artykule nauczymy Cię o tranzystorach bipolarnych z izolowaną bramką (IGBT), w tym o ich działaniu, typowych problemach i technikach pomiarowych. Dodatkowo zbadamy, czy tranzystory MOSFET mogą być stosowane jako alternatywa dla tranzystorów IGBT.
Co to jest karta IGBT?
Karta IGBT, znana również jako moduł IGBT lub karta sterownika IGBT, to element stosowany w elektronice mocy do przechowywania i zarządzania wieloma tranzystorami IGBT. Karta ta integruje tranzystory IGBT i powiązane obwody w celu wydajnego sterowania systemami elektronicznymi dużej mocy. Jest powszechnie stosowany w zastosowaniach wymagających wysokich częstotliwości przełączania i dużej mocy, takich jak falowniki, napędy silnikowe i zasilacze.
Co to jest IGBT i jakie jest jego zastosowanie?
IGBT oznacza tranzystor bipolarny z izolowaną bramką. Jest to urządzenie półprzewodnikowe, które łączy w sobie wysoką impedancję wejściową tranzystora polowego (FET) z niskim spadkiem napięcia i możliwością obsługi wysokiego prądu tranzystora bipolarnego. IGBT są stosowane głównie w:
- Przetwornice mocy: Konwersja prądu stałego na prąd przemienny w zastosowaniach takich jak falowniki słoneczne i zasilacze bezprzerwowe (UPS).
- Napędy silnikowe: Sterowanie prędkością i momentem obrotowym silników elektrycznych w różnych zastosowaniach przemysłowych.
- Obwody przełączające: obsługa przełączników dużej mocy w zastosowaniach takich jak spawanie i nagrzewanie indukcyjne.
- Zastosowania o wysokiej częstotliwości: Efektywne zarządzanie energią w urządzeniach pracujących na wysokich częstotliwościach.
Dlaczego IGBT ulega awarii?
IGBT mogą ulec uszkodzeniu z powodu kilku czynników:
- Przepięcie: Przekroczenie maksymalnego napięcia znamionowego może spowodować awarię i awarię.
- Nadprąd: Nadmierny prąd może prowadzić do przegrzania i uszkodzenia IGBT.
- Obciążenie termiczne: Nieodpowiednie chłodzenie lub wysokie temperatury otoczenia mogą powodować niekontrolowaną niestabilność cieplną i awarię.
- Problemy z napędem bramy: Nieprawidłowe sygnały napędu bramy lub skoki napięcia mogą prowadzić do nieprawidłowego działania lub uszkodzenia.
- Naprężenia przełączające: Wysokie częstotliwości przełączania lub wysokie dV/dt (szybkość zmiany napięcia) mogą obciążać urządzenie i prowadzić do awarii.
Jak zmierzyć IGBT?
Pomiar IGBT polega na sprawdzeniu jego parametrów operacyjnych, aby zapewnić prawidłowe działanie:
- Napięcie bramka-kolektor (V_GC): Zmierz napięcie pomiędzy zaciskami bramki i kolektora.
- Napięcie kolektor-emiter (V_CE): Zmierz spadek napięcia pomiędzy zaciskami kolektora i emitera, gdy IGBT jest włączony.
- Napięcie bramki-emitera (V_GE): Zmierz napięcie pomiędzy zaciskami bramki i emitera.
- Prąd kolektora (I_C): Zmierz prąd przepływający przez kolektor, gdy przewodzi IGBT.
- Zachowanie przy przełączaniu: Sprawdź za pomocą oscyloskopu prawidłową charakterystykę przełączania i czas reakcji.
Czy można zastosować MOSFET zamiast IGBT?
Zamiast tranzystorów IGBT można czasami zastosować tranzystory MOSFET (tranzystory polowe z tlenkiem metalu i półprzewodnikiem), ale mają one inną charakterystykę:
- MOSFETy są ogólnie lepsze w zastosowaniach wymagających wysokich częstotliwości przełączania i niższych napięć ze względu na ich niskie wymagania dotyczące napędu bramki i krótkie czasy przełączania.
- IGBT są preferowane w zastosowaniach wysokonapięciowych i wysokoprądowych ze względu na ich zdolność do obsługi wyższych poziomów mocy i niższych strat przewodzenia przy wysokich napięciach.
Podsumowując, chociaż tranzystory MOSFET i IGBT mają nakładające się zastosowania, wybór między nimi zależy od konkretnych wymagań, takich jak napięcie, prąd i częstotliwość przełączania.
Mamy nadzieję, że ten artykuł pomógł Ci poznać tranzystory IGBT, ich zastosowania, potencjalne problemy i porównanie z tranzystorami MOSFET.
