IGBT staat voor Geïsoleerde-poort-bipolaire transistor , een vermogenshalfgeleider die de kenmerken van een MOSFET's hoge snelheid, spanningsafhankelijke poortschakeling en de minimale AAN-weerstand (lage verzadigingsspanning) eigenschappen van a BJT
Figuur 1 toont een IGBT-equivalent circuit, waarbij een bipolaire transistor werkt met een MOS-poortarchitect, terwijl het vergelijkbare IGBT-circuit eigenlijk een mengsel is van een MOS-transistor en een bipolaire transistor.
IGBT's, die een hoge schakelsnelheid en minimale verzadigingsspanningskarakteristieken veelbelovend, worden in een uitgebreid bereik gebruikt, van commerciële toepassingen zoals in zonne-energie-uitrustingseenheden en ononderbroken stroomvoorziening (UPS), tot consumentenelektronica-velden, zoals temperatuurregeling voor inductiekookplaten , airconditioningapparatuur PFC, omvormers en stroboscopen voor digitale camera's.
Afbeelding 2 hieronder toont een evaluatie tussen IGBT, bipolaire transistor en MOSFET interne lay-outs en attributen. Het fundamentele raamwerk van de IGBT is hetzelfde als dat van een MOSFET met een p + -laag in de afvoer (collector) sectie, en ook een extra pn-overgang.
Als gevolg hiervan, wanneer minderheidsdragers (gaten) de neiging hebben om door de p + -laag op de n-laag met geleidbaarheidsmodulatie te worden ingebracht, wordt de n-laagweerstand dramatisch verminderd.
Bijgevolg biedt de IGBT een verminderde verzadigingsspanning (kleinere AAN-weerstand) vergeleken met een MOSFET bij het omgaan met enorme stroom, waardoor minimale geleidingsverliezen mogelijk zijn.
Dat gezegd hebbende, gezien het feit dat voor het uitgangsstroompad van gaten, de accumulatie van minderheidsdragers tijdens de uitschakeltijden, is verboden vanwege het specifieke IGBT-ontwerp.
Deze situatie geeft aanleiding tot een fenomeen dat bekend staat als staartstroom , waarbij de uitschakeling wordt vertraagd. Wanneer staartstroom zich ontwikkelt, wordt de schakelperiode vertraagd en laat, meer dan die van een MOSFET, wat resulteert in een toename van de schakeltijdverliezen tijdens de IGBT-uitschakeltijden.
Absolute maximale beoordelingen
Absoluut maximale specificaties zijn de waarden die zijn aangewezen om een veilige en correcte toepassing van IGBT te garanderen.
Als u deze gespecificeerde absolute maximumwaarden zelfs maar tijdelijk overschrijdt, kan dit leiden tot vernietiging of het defect raken van het apparaat. Zorg er daarom voor dat u met IGBT's werkt binnen de maximaal toelaatbare beoordelingen zoals hieronder wordt voorgesteld.
Applicatie-inzichten
Zelfs als de aanbevolen toepassingsparameters zoals werktemperatuur / stroom / spanning enz. Binnen de absolute maximale waarden worden gehouden, in het geval dat de IGBT vaak wordt blootgesteld aan overmatige belasting (extreme temperatuur, grote stroom- / spanningsvoorziening, extreme temperatuurschommelingen enz.), de duurzaamheid van het apparaat kan ernstig worden aangetast.
Elektrische kenmerken
De volgende gegevens informeren ons over de verschillende terminologieën en parameters die betrokken zijn bij IGBT, die normaal gesproken worden gebruikt om de werking van een IGBT in detail uit te leggen en te begrijpen.
Collectorstroom, Collector dissipatie : Figuur 3 toont de golfvorm van de dissipatietemperatuur van de IGBT RBN40H125S1FPQ. De maximaal toelaatbare dissipatie van de collector wordt weergegeven voor verschillende behuizingstemperaturen.
De onderstaande formule is van toepassing in situaties waarin de omgevingstemperatuur TC = 25 graden Celsius of meer.
Pc = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c)
Voor omstandigheden waarbij de omgevingstemperatuur TC = 25 ℃ of lager is, wordt de IGBT-collectordissipatie toegepast in overeenstemming met hun absolute maximale classificatie.
De formule voor het berekenen van de collectorstroom van een IGBT is:
Ic = (Tjmax - Tc) / Rth (j - c) × VCE (zat)
Het bovenstaande is echter de algemene formule, het is gewoon een temperatuurafhankelijke berekening van het apparaat.
Collectorstroom van IGBT's wordt bepaald door hun collector / emitterverzadigingsspanning VCE (sat), en ook afhankelijk van hun huidige en temperatuuromstandigheden.
Bovendien wordt de collectorstroom (piek) van een IGBT bepaald door de hoeveelheid stroom die hij aankan, die op zijn beurt weer afhankelijk is van de manier waarop hij is geïnstalleerd en de betrouwbaarheid ervan.
Om die reden wordt gebruikers geadviseerd nooit de maximaal toelaatbare limiet van IGBT's te overschrijden tijdens het gebruik ervan in een bepaalde circuittoepassing.
Aan de andere kant, zelfs als de collectorstroom lager kan zijn dan de maximale classificatie van het apparaat, kan deze worden beperkt door de junctietemperatuur van de unit of het veilige werkgebied.
Zorg er daarom voor dat u deze scenario's in overweging neemt bij het implementeren van een IGBT. Zowel de parameters, de collectorstroom en de collectordissipatie worden meestal aangeduid als de maximale waarden van het apparaat.
Veilig werkgebied
De De SOA van een IGBT bestaat uit een forward bias SOA en een reverse bias SOA, maar aangezien het specifieke bereik van waarden kan verschillen in overeenstemming met de specificaties van het apparaat, wordt gebruikers geadviseerd om het feitelijke equivalent in het gegevensblad te verifiëren. Figuur 5 illustreert het forward bias safe operation area (FBSOA) van de IGBT RBN50H65T1FPQ. De SOA is opgesplitst in 4 regio's, afhankelijk van bepaalde beperkingen, zoals hieronder uiteengezet: Figuur 6 toont de reverse bias safe operation area (RBSOA) van de IGBT RBN50H65T1FPQ. Deze specifieke eigenschap werkt in overeenstemming met de omgekeerde voorspanning SOA van de bipolaire transistor. Telkens wanneer een omgekeerde bias, die geen bias omvat, wordt geleverd over de poort en de emitter van de IGBT tijdens de uitschakelperiode voor een inductieve belasting, zien we dat er een hoge spanning wordt geleverd aan de collector-emitter van de IGBT. Tegelijkertijd beweegt constant een grote stroom als gevolg van een restgat. Dat gezegd hebbende, bij deze werking kan de forward bias SOA niet worden gebruikt, terwijl de reverse bias SOA wel kan worden gebruikt. De reverse bias SOA is verdeeld in 2 beperkte gebieden, zoals uitgelegd in de volgende punten, uiteindelijk wordt het gebied vastgesteld door de echt functionerende procedures van de IGBT te valideren. Vandaar, tijdens het ontwerpen van een op IGBT gebaseerd circuit moet ervoor worden gezorgd dat de dissipatie en andere prestatieproblemen voldoen aan de aanbevolen grenzen, en er moet ook rekening worden gehouden met de specifieke kenmerken en circuitonderbrekingsconstanten die relevant zijn voor de storingstolerantie. SOA met omgekeerde bias heeft bijvoorbeeld een temperatuurkarakteristiek die daalt bij extreme temperaturen, en de VCE / IC-werkplaats verschuift in overeenstemming met de poortweerstand Rg van de IGBT en de poortspanning VGE. Daarom is het essentieel om de Rg- en VGE-parameters te bepalen met betrekking tot het werkende ecosysteem en de laagste poortweerstandswaarde tijdens uitschakelingsperioden. Bovendien kan een snubber-circuit nuttig zijn voor het besturen van de dv / dt VCE. Afbeelding 7 geeft de uitvoerkarakteristieken van IGBT RBN40H125S1FPQ weer. De afbeelding geeft de collector-emitterspanning weer terwijl de collectorstroom passeert binnen een willekeurige poortspanningssituatie. De collector-emitterspanning, die van invloed is op de huidige verwerkingsefficiëntie en het verlies tijdens de AAN-toestand, varieert afhankelijk van het poortvoltage en de lichaamstemperatuur. Met al deze parameters moet rekening worden gehouden bij het ontwerpen van een IGBT-stuurprogramma. De stroom gaat omhoog wanneer VCE de waarden van 0,7 tot 0,8 V bereikt, hoewel dit komt door de voorwaartse spanning van de PN-collector-emitter PN-overgang. Figuur 8 toont de collector-emitterverzadigingsspanning versus poortspanningskarakteristieken van IGBt RBN40H125S1FPQ. In wezen begint VCE (sat) te dalen naarmate de gate-emitterspanning VGE stijgt, hoewel de verandering nominaal is terwijl VGE = 15 V of hoger. Daarom wordt geadviseerd om waar mogelijk te werken met een gate / emitterspanning VGE die rond de 15 V ligt. Figuur 9 toont de kenmerken van de collectorstroom versus poortspanning van IGBT RBN40H125S1FPQ. De IC / VGE-karakteristieken zijn gebaseerd op temperatuurveranderingen, maar het gebied met de lage poortspanning naar het snijpunt heeft de neiging om een negatieve temperatuurcoëfficiënt te hebben, terwijl het hoge poortspanningsgebied positieve temperatuurcoëfficiënten aangeeft. Gezien het feit dat stroom-IGBT's warmte genereren tijdens het gebruik, is het eigenlijk voordeliger om vooral op de positieve temperatuurcoëfficiënt te letten. wanneer de apparaten parallel worden gebruikt De aanbevolen poortspanningstoestand met VGE = 15V vertoont de positieve temperatuurkenmerken. Figuren 10 en 11 laten zien hoe de prestatie van de collector-emitterverzadigingsspanning, samen met de poortdrempelspanning Vanwege het feit dat de verzadigingsspanning van de collector-emitter een positieve temperatuurcoëfficiënt heeft, is het niet gemakkelijk om stroom door te laten terwijl de IGBT-bewerking een grote hoeveelheid temperatuur dissipeert, wat verantwoordelijk wordt voor het blokkeren van de effectieve stroom tijdens parallelle IGBT-werking. Integendeel, de werking van de gate-emitter-drempelspanning is afhankelijk van negatieve temperatuurkarakteristieken. Tijdens hoge warmteafvoer daalt de drempelspanning naar beneden, waardoor een grotere kans op storing van het apparaat ontstaat als gevolg van geluidsproductie. Daarom kunnen bewuste tests, gecentreerd rond de hierboven gespecificeerde kenmerken, cruciaal zijn. Laadkenmerken: Figuur 12 toont de poortlaadkarakteristieken van een stabiel IGBT-apparaat. IGBT-poortkarakteristieken zijn in wezen in overeenstemming met dezelfde principes die worden toegepast voor vermogens-MOSFET's en bieden als de variabelen die de aandrijfstroom en dissipatie van het apparaat bepalen. Figuur 13 laat de karakteristieke curve zien, onderverdeeld in de perioden 1 t / m 3. Periode 1: poortspanning wordt verhoogd tot de drempelspanning waar de stroom net begint te stromen. De sectie oplopend vanaf VGE = OV is het deel dat verantwoordelijk is voor het opladen van de poort-emittercapaciteit Cge. Periode 2: Terwijl de overgang van het actieve gebied naar het verzadigingsgebied plaatsvindt, begint de collector-emitterspanning te veranderen en wordt de poort-collectorcapaciteit Cgc opgeladen. Deze specifieke periode gaat gepaard met een merkbare toename van de capaciteit vanwege het spiegeleffect, waardoor VGE constant wordt. Aan de andere kant, terwijl een IGBT volledig AAN is, verdwijnen de verandering in de spanning over de collector-emitter (VCE) en het spiegeleffect. Periode 3: In deze specifieke periode raakt de IGBT in een volledig verzadigde toestand en vertoont de VCE geen veranderingen. Nu begint de gate-emitterspanning VGE met de tijd toe te nemen. De IGBT-poortstuurstroom hangt af van de interne poortserieweerstand Rg, de signaalbronweerstand Rs van het stuurcircuit, het rg-element dat de interne weerstand van het apparaat is, en de stuurspanning VGE (AAN). De poortaandrijfstroom wordt berekend met behulp van de volgende formule. Rekening houdend met het bovenstaande, moet de IGBT van het uitgangscircuit van de driver worden gecreëerd om een stroomaandrijfpotentiaal te waarborgen dat gelijk is aan of groter is dan IG (piek). Meestal is de piekstroom kleiner dan de waarde bepaald met behulp van de formule, vanwege de vertraging die betrokken is bij een stuurcircuit en ook de vertraging in de dIG / dt-stijging van de poortstroom. Deze kunnen optreden vanwege aspecten zoals bedradingsinductie van het stuurcircuit naar het poortaansluitpunt van het IGBT-apparaat. Bovendien kunnen de schakeleigenschappen voor elke in- en uitschakeling enorm afhankelijk zijn van Rg. Dit kan uiteindelijk invloed hebben op de schakeltijd en schakeltekorten. Het is cruciaal om een geschikte Rg te kiezen met betrekking tot de kenmerken van het apparaat tijdens gebruik. De verliezen die optreden in het IGBT-stuurcircuit kunnen worden weergegeven aan de hand van de onderstaande formule als alle verliezen die worden ontwikkeld door het stuurcircuit worden geabsorbeerd door de hierboven besproken weerstandsfactoren. f geeft de schakelfrequentie aan). P (Drive Loss) = VGE (aan) × Qg × f Gezien het feit dat de IGBT een schakelcomponent is, is het inschakelen en uitschakelen van de snelheid een van de belangrijkste factoren die van invloed zijn op de operationele efficiëntie (verlies). Figuur 16 toont het circuit dat kan worden gebruikt voor het meten van de inductantiebelastingomschakeling van een IGBT. Omdat de diodeklem parallel is aangesloten op inductieve belasting L, wordt de vertraging van de IGBT-inschakeling (of het inschakelverlies) meestal beïnvloed door de hersteltijdkarakteristieken van de diode. De schakeltijd van een IGBT, zoals weergegeven in figuur 17, kan worden onderverdeeld in 4 meetperioden. Vanwege het feit dat de tijd drastisch verandert voor elke afzonderlijke periode met betrekking tot Tj-, IC-, VCE-, VGE- en Rg-situaties, wordt deze periode beoordeeld met de volgende geschetste voorwaarden. In tegenstelling tot krachtige MOSFET's, is de Bij IGBT is geen parasitaire diode betrokken Dientengevolge wordt een geïntegreerde IGBT die wordt geleverd met een vooraf geïnstalleerde Fast Recovery Diode (FRD) -chip gebruikt voor inductielaadregeling in motoren en identieke toepassingen. Bij dit soort apparatuur heeft de werkefficiëntie van zowel de IGBT als de vooraf geïnstalleerde diode een aanzienlijke invloed op de werkefficiëntie van de apparatuur en het genereren van ruis. Bovendien zijn omgekeerd herstel en voorwaartse spanningskwaliteiten cruciale parameters met betrekking tot de ingebouwde diode. De geconcentreerde minderheidsdragers worden ontladen tijdens de schakeltoestand juist wanneer de voorwaartse stroom door de diode gaat, totdat de omgekeerde elementtoestand is bereikt. De tijd die deze minderheidsdragers nodig hebben om volledig te worden vrijgegeven, staat bekend als de reverse recovery time (trr). De operationele stroom die gedurende deze tijd betrokken is, wordt de omgekeerde herstelstroom (Irr) genoemd en de integrale waarde van beide intervallen staat bekend als de omgekeerde herstellading (Qrr). Qrr = 1/2 (Irr x trr) Gezien het feit dat de trr-tijdsperiode equivalent is kortgesloten, brengt dit een enorm verlies met zich mee. Bovendien beperkt het de frequentie tijdens het schakelproces. Over het algemeen worden snelle trr en verminderde Irr (Qrris small) als optimaal beschouwd. Deze eigenschappen zijn sterk afhankelijk van de voorwaartse biasstroom IF, diF / dt en junctietemperatuur Tj van de IGBT. Aan de andere kant, als trr sneller wordt, resulteert di / dt in een steilere periode rond de herstelperiode, zoals gebeurt met de corresponderende collector-emitterspanning dv / dt, die een toename van de neiging tot ruisopwekking veroorzaakt. Hieronder volgen de voorbeelden die de manieren aangeven waarop het genereren van lawaai kan worden tegengegaan. De reverse recovery-eigenschap is in belangrijke mate afhankelijk van de spanning / stroomtolerantiecapaciteit van het apparaat. Deze functie kan worden verbeterd met behulp van levensduurbeheer, forse metaaldiffusie en verschillende andere technieken. Afbeelding 19 toont de uitgangskarakteristieken van de ingebouwde diode van een standaard IGBT. Diode voorwaartse spanning VF betekent een afnemende spanning die wordt geproduceerd wanneer de stroom IF door de diode in de richting van de voorwaartse spanningsval van de diode loopt. Aangezien deze eigenschap kan resulteren in vermogensverlies tijdens de opwekking van tegen-EMF (vrijloopdiode) in motorische of inductieve toepassingen, wordt aanbevolen een kleinere VF te selecteren. Bovendien, zoals afgebeeld in Figuur 19, worden de positieve en negatieve temperatuurcoëfficiëntkarakteristieken bepaald door de voorwaartse stroomsterkte IF van de diode. Afbeelding 20 toont de weerstandskarakteristieken van de IGBT tegen thermische transiënten en geïntegreerde diode. Deze eigenschap wordt gebruikt om de junctietemperatuur Tj van de IGBT te bepalen. De pulsbreedte (PW) die over de horizontale as wordt weergegeven, geeft de schakeltijd aan, die de enkele eenmalige puls en de resultaten van repetitieve bewerkingen definieert. PW = 1 ms en D = 0,2 (duty cycle = 20%) betekent bijvoorbeeld dat de herhalingsfrequentie 200 Hz is, aangezien de herhalingsperiode T = 5 ms is. Als we ons PW = 1ms en D = 0.2 voorstellen, en het dissipatievermogen Pd = 60W, is het mogelijk om de stijging van de IGBT-junctietemperatuur ΔTj op de volgende manier te bepalen: Toepassingen die overbrugde IGBT-schakelcircuits vereisen, zoals omvormers, een kortsluit- (overstroom) beveiligingscircuit wordt noodzakelijk om schade te weerstaan en te beschermen gedurende de tijd totdat de IGBT-poortspanning is uitgeschakeld, zelfs in een situatie van een kortsluiting van de uitgang . Afbeelding 21 en 22 geven de kortsluitvastheidstijd en kortsluitstroomverwerkingscapaciteit van de IGBT RBN40H125S1FPQ weer. Deze kortsluitbestendige capaciteit van een IGBT wordt gewoonlijk uitgedrukt met betrekking tot de tijd tSC. Dit weerstandsvermogen wordt voornamelijk bepaald op basis van de gate-emitterspanning, lichaamstemperatuur en voedingsspanning van de IGBT. Hier moet naar worden gekeken bij het ontwerpen van een kritisch H-bridge IGBT-circuitontwerp. Zorg er bovendien voor dat u kiest voor een IGBT-apparaat met een optimale beoordeling in termen van de volgende parameters. Bovendien, op het moment dat het kortsluitings- of overbelastingscircuit de kortsluitstroom detecteert en de poortspanning uitschakelt, is de kortsluitstroom eigenlijk ongelooflijk groot dan de standaard operationele stroomsterkte van de IGBT. Tijdens het uitschakelproces met deze aanzienlijke stroom met behulp van standaard poortweerstand Rg, kan dit de ontwikkeling van een grote overspanning veroorzaken die de IGBT-classificatie overschrijdt. Om deze reden moet u op de juiste manier de IGBT-poortweerstand selecteren die geschikt is voor het aanpakken van de kortsluitingsomstandigheden, die minstens 10 keer hoger is dan de normale poortweerstandswaarde (maar toch binnen de SOA-waarde voor voorwaartse voorspanning blijven). Dit is om de opwekking van overspanning over de collector-emitter-ledas van de IGBT tegen te gaan tijdens de perioden dat de kortsluitstroom wordt onderbroken. Bovendien kan de kortsluiting die de tijd tSC weerstaat, een verdeling van de piek over de andere aangesloten apparaten veroorzaken. Er moet voor worden gezorgd dat er voldoende marge is van minimaal 2 keer het standaard tijdsbestek dat nodig is om het kortsluitbeveiligingscircuit te laten werken. De absolute maximale waarde voor de junctietemperatuur Tj van de meeste halfgeleiderapparaten is 150 ℃, maar Tjmax = 175 ℃ is ingesteld volgens de vereisten voor apparaten van de nieuwe generatie om de verhoogde temperatuurspecificaties te weerstaan. Om een effectieve werking bij Tjmax = 175 ℃ te garanderen, waren veel van de parameters voor de standaard consistentietest bij 150 ℃ verbeterd en operationele verificatie uitgevoerd. Dat gezegd hebbende, variëren de testterreinen met betrekking tot de apparaatspecificaties. Zorg ervoor dat u de betrouwbaarheidsgegevens valideert met betrekking tot het apparaat dat u mogelijk toepast, voor extra informatie. Bedenk ook dat de Tjmax-waarde niet alleen een beperking is voor constant werken, maar ook een specificatie voor de regelgeving die zelfs geen moment mag worden overschreden. Veiligheid tegen hoge temperatuurdissipatie, zelfs voor een kort moment voor een IGBT, tijdens AAN / UIT-schakeling moet strikt worden overwogen. Zorg ervoor dat u met IGBT werkt in een omgeving die op geen enkele manier de maximale temperatuur van de uitvalgeval van Tj = 175 ℃ overschrijdt. Geleidingsverlies: Bij het voeden van een inductieve belasting via een IGBT, worden de opgelopen verliezen in principe gecategoriseerd in geleidingsverlies en schakelverlies. Het verlies dat optreedt zodra de IGBT volledig is ingeschakeld, wordt geleidingsverlies genoemd, terwijl het verlies dat plaatsvindt gedurende de tijd dat de IGBT van AAN naar UIT of UIT naar AAN schakelt, bekend staat als schakelverlies. Vanwege het feit hangt het verlies af van de implementatie van spanning en stroom, zoals aangetoond in de onderstaande formule, verlies ontstaat als gevolg van de impact van de collector-emitterverzadigingsspanning VCE (sat), zelfs terwijl het apparaat in geleiding is. VCE (sat) moet minimaal zijn, aangezien het verlies warmteontwikkeling binnen de IGBT kan veroorzaken. Omschakelingsverlies: Omdat IGBT-verlies moeilijk te schatten kan zijn met behulp van schakeltijd, zijn referentietabellen opgenomen in de relevante datasheets om de circuitontwerpers te helpen bij het bepalen van het schakelverlies. Afbeelding 24 hieronder toont de kenmerken van het schakelverlies voor de IGBT RBN40H125S1FPQ. De factoren Eon en Eoff worden sterk beïnvloed door de collectorstroom, poortweerstand en bedrijfstemperatuur. Eon (energieverlies bij inschakelen) Het verliesvolume dat is ontstaan tijdens het inschakelproces van de IGBT voor een inductieve belasting, samen met het herstelverlies bij omgekeerd herstel van de diode. Eon wordt berekend vanaf het punt waarop de poortspanning wordt gevoed naar de IGBT en de collectorstroom begint te reizen, tot het moment waarop de IGBT volledig wordt overgebracht naar de ingeschakelde toestand Eoff (energieverlies uitschakelen Het is de omvang van het verlies dat ontstaat tijdens de uitschakelperiode voor inductieve belastingen, inclusief de staartstroom. Eoff wordt gemeten vanaf het punt waar de poortstroom net is afgesneden en de collector-emitterspanning begint te stijgen, tot het tijdstip waarop de IGBT een volledig uitgeschakelde toestand bereikt. De bipolaire transistor met geïsoleerde poort (IGTB) is een type vermogenshalfgeleider met drie aansluitingen die in principe wordt gebruikt als elektronische schakelaar en ook bekend staat om het bieden van een combinatie van extreem snel schakelen en hoge efficiëntie in de meer nieuwere apparaten. Een reeks moderne apparaten zoals VFD's (Vaiable Frequency Drives), VSF's (koelkasten met variabele snelheid), treinen, stereosystemen met schakelende versterkers, elektrische auto's en airconditioners gebruiken een bipolaire transistor met geïsoleerde poort voor het schakelen van het elektrische vermogen. Symbool van uitputtingsmodus IGBT In het geval dat de versterkers een bipolaire transistor met geïsoleerde poort gebruiken, synthetiseren vaak golfvormen die complex van aard zijn, samen met laagdoorlaatfilters en pulsbreedtemodulatie, aangezien de bipolaire transistor met geïsoleerde poort in feite is ontworpen om snel en snel in en uit te schakelen. De pulsherhalingsfrequenties worden geprezen door de moderne apparaten die bestaan uit een schakeltoepassing en ruim binnen het ultrasone bereik vallen, wat de frequenties zijn die tien keer hoger zijn dan de hoogste audiofrequentie die door het apparaat wordt verwerkt wanneer het apparaat wordt gebruikt in de vorm van een analoge audioversterker. De MOSFET's bestaande uit hoge stroom en kenmerken van een eenvoudige poortaandrijving worden gecombineerd met de bipolaire transistors die een lage verzadigingsspanningscapaciteit hebben door de IGTB. Een enkel apparaat wordt gemaakt door IGBT door de bipolaire vermogenstransistor te combineren die fungeert als een schakelaar en een geïsoleerde poort-FET die fungeert als de stuuringang. De bipolaire transistor met geïsoleerde poort (IGTB) wordt voornamelijk gebruikt in toepassingen die bestaan uit meerdere apparaten die parallel aan elkaar worden geplaatst en meestal een capaciteit hebben voor het verwerken van zeer hoge stromen die in het bereik van honderden ampère liggen, samen met een blokkeerspanning van 6000 V, die op zijn beurt gelijk is aan honderden kilowatts, gebruikt gemiddeld tot hoog vermogen zoals inductieverwarming, geschakelde voedingen en tractiemotorbesturing. Bipolaire transistors met geïsoleerde poort die groot zijn. Bipolaire transistor met geïsoleerde poort (IGTB) is een nieuwe en recente uitvinding van die tijd. De apparaten van de eerste generatie die in de jaren tachtig en begin jaren negentig werden uitgevonden en gelanceerd, bleken relatief traag te schakelen en zijn vatbaar voor storingen door verschillende modi, zoals latchup (waarbij het apparaat blijft ingeschakeld en niet wordt ingeschakeld). uit totdat de stroom door het apparaat blijft stromen), en secundaire storing (waarbij wanneer er hoge stroom door het apparaat stroomt, een gelokaliseerde hotspot in het apparaat oververhit raakt en als gevolg daarvan het apparaat verbrandt). Er was veel verbetering waargenomen in de apparaten van de tweede generatie en de meeste nieuwe apparaten op het blok, de apparaten van de derde generatie worden zelfs als beter beschouwd dan de apparaten van de eerste twee generatie. De apparaten van de derde generatie bestaan uit MOSFET's met snelheidsconcurrentie en tolerantie en robuustheid van uitstekend niveau. De apparaten van de tweede en derde generatie bestaan uit een pulsclassificatie die extreem hoog is, waardoor ze erg nuttig zijn om grote stroompulsen te genereren op verschillende gebieden, zoals plasmafysica en deeltjes. De apparaten van de tweede en derde generatie hebben dus grotendeels alle oudere apparaten vervangen, zoals geactiveerde vonkbruggen en thyratrons die worden gebruikt in deze gebieden van plasmafysica en deeltjes. Deze apparaten zijn ook aantrekkelijk voor de hobbyist van hoogspanning vanwege hun eigenschappen van hoge pulsclassificaties en beschikbaarheid op de markt tegen lage prijzen. Dit stelt de hobbyist in staat om enorme hoeveelheden stroom te regelen om apparaten zoals coil-gums en Tesla-spoelen aan te drijven. Bipolaire transistors met geïsoleerde poort zijn verkrijgbaar tegen een betaalbare prijs en fungeren dus als een belangrijke enabler voor hybride auto's en elektrische voertuigen. Hoffelijkheid: Renesas Forward Bias Veilig werkgebied
Veilig werkgebied voor omgekeerde bias
Statische kenmerken
van een IGBT zijn temperatuurafhankelijk.
Poortcapaciteitskenmerken
De werkprocedures met betrekking tot elke periode worden hieronder toegelicht.
Hoe Gate Drive Current te bepalen
IG (piek) = VGE (aan) / Rg + Rs + rg 
Berekening van schijfverlies
Schakelkenmerken
Schakeltijd
Ingebouwde diodekenmerken
Kenmerken ingebouwde diode reverse recovery
Ingebouwde diode voorwaartse spanningskenmerken
Kenmerken thermische weerstand
ΔTj = Pd × θj - c (t) = 60 × 0,17 = 10,2 Kenmerken kortsluiting laden
Maximale junctietemperatuur Tjmax voor 175 ℃
Tabel 3 geeft een goed voorbeeld weer van de testomstandigheden voor de IGBT RBN40H125S1FPQ, die is ontworpen om 175 te weerstaan bij gebruik bij hoge behuizingstemperaturen.
IGBT-verliezen
Verlies (P) = spanning (V) × stroom (I)
Inschakelverlies: P (inschakelen) = VCE (sat) × IC 
Overzicht
IGBT's voor toepassingen met een hoge stroomsterkte
IGBT's zijn een combinatie van BJT en Mosfet
IGBT's zijn de meest geavanceerde transistors
Nieuwe Mosfets concurreren met IGBT's
Een paar: Hoe maak je een kleurstofgevoelige zonnecel of zonnecel van vruchtenthee Vervolg: Easy H-Bridge MOSFET-stuurprogrammamodule voor omvormers en motoren
