Применение IGBT в преобразовательной технике. Мафия 2 Мод Друзья На Всю Жизнь подробнее. Алексей Попов, Сергей Попов (г.

Воронеж). Важнейшими элементами устро. Применение полностью управляемых ключей позволяет в большинстве случаев значительно упростить схемотехнику преобразователей и улучшить их технико- экономические характеристики. В настоящее время в преобразовательной технике в качестве полностью управляемых ключей используются силовые биполярные транзисторы (БТ), мощные переключательные полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) (кремниевые полевые транзисторы с управляющим P- N- переходом (JFET), применявшиеся два десятилетия тому назад, не выдержали конкуренции с MOSFET), биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) и двухоперационные тиристоры (GTO и IGCT), выключаемые по управляющему электроду. За последние годы начато серийное производство силовых полевых транзисторов MOSFET и JFET на основе полупроводников с широкой запрещенной зоной (карбида кремния и нитрида галлия). Поэтому они были первыми силовыми транзисторными ключами (СТК), получившими массовое применение в энергетической электронике в 7.

Однако БТ, особенно высоковольтные, имеют ряд серьезных недостатков: малый коэффициент передачи тока; большой разброс значений этого коэффициента с учетом технологических и температурных факторов; малая номинальная и пиковая плотность тока в силовой цепи; необходимость применения знакопеременного управляющего напряжения; малая область безопасной работы (ОБР) из- за склонности БТ к кумуляции тока; значительное время рассасывания неосновных носителей . Эти свойства БТ приводят к тому, что в преобразовательных устройствах, имеющих, как правило, простую структуру силовых цепей, требуется большое количество достаточно сложных и мощных вспомогательных цепей, обеспечивающих управление БТ и их защиту. Поэтому создание устройств силовой электроники на основе БТ требует высокой квалификации разработчиков и больших затрат на НИОКР. Недостатки БТ настолько существенны, что нельзя считать случайным разработку и освоение (на рубеже 7. MOSFET . Все же БТ, с учетом их усовершенствования в 1. Однако их роль будет неуклонно снижаться. Эти преимущества, присущие приборам на основных носителях, несколько обесцениваются их посредственными характеристиками в проводящем состоянии, которые, к тому же, сильно ухудшаются при увеличении класса СТК по блокируемому напряжению, а также — с ростом температуры кристалла .

Игорь Воронин, Павел Воронин (Москва). Силовые ключи инвертора – стан. Додека ХХI, 2005. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. Автор: Воронин П.А. Это отличная книга. Издательство: Додэка-ХХI; Качество: Нормальное; Год: 2005; Страниц: 384; Формат: djvu . Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. 20.09.2010 в 20:02 5.32 Мб djvu 112 раз .

• Протекающих в полупроводниковой структуре полевого транзистора с управляющим. М.: Изд-во- Горячая линия-Телеком, 2005, 392с. Калимуллин Р. Силовые полупроводниковые ключи: учебное пособие / Р. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики.
• Силовая электроника . Быстродействующий каскодный ключ с полевым управлением. Силовые полупроводниковые ключи.
• Поэтому они были первыми силовыми транзисторными ключами (СТК), получившими массовое применение в. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение//Додека, 2005, 384 с.
• Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение /.

Еще одним недостатком MOSFET являются плохие характеристики обратного восстановления паразитного диода, встроенного в его структуру, что может быть критично в тех схемах применения и режимах работы, где этот диод проводит ток, а затем резко выключается. Свойства этого диода заметно ухудшаются с ростом температуры кристалла, а также при увеличении класса СТК по блокируемому напряжению. На рисунке 1 схематически показан поперечный разрез кристалла классического MOSFET (вертикальный, с двойной диффузией).

Поперечный разрез кристалла классического MOSFET (вертикальный, с двойной диффузией). Были предложены и испытаны различные технические решения, призванные смягчить недостатки MOSFET, сохранив, по возможности, их лучшие качества, т. Наиболее удачным оказался биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), поперечный разрез которого изображен на рисунке 2, а эквивалентная электрическая схема — на рисунке 3.

Сравнивая рисунки 1 и 2, видим, что в структуре IGBT имеется дополнительная P+ область и, соответственно, еще один P- N- переход. Поперечный разрез биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT)Рис.

Символическое обозначение IGBT (слева) и его эквивалентная схема. Ток MOSFET- структуры в составе IGBT является управляющим (током базы) для биполярного PNP- транзистора. Являясь приборами на неосновных носителях, IGBT имеют превосходные характеристики в проводящем состоянии, которые к тому же, в отличие от MOSFET, не столь сильно зависят от температуры кристалла и класса СТК по блокируемому напряжению. Одновременно с этим IGBT сохраняют и многие достоинства, присущие MOSFET: простоту управления, широкую ОБР и очень большой допустимый ток . В общем, по скорости переключения и стойкости при перегрузках IGBT уступают MOSFET, хотя внесенные в конструкции и технологии изготовления IGBT за три десятилетия их серийного производства усовершенствования позволили значительно сократить этот разрыв. Отсутствие в структуре IGBT встроенного обратного диода предоставляет пользователю возможность выбора между применением внешнего диода с быстрым восстановлением, имеющим оптимальные для данной задачи характеристики, или использованием «СО- РАСK»- прибора, т.

Преодолев «детские болезни» роста, к началу девяностых IGBT значительно улучшили свои характеристики и были признаны основными кандидатами для применений, требующих высоковольтных СТК и допускающих при этом работу на сравнительно невысоких частотах. Примерное представление о распределении рациональных областей применения между IGBT и MOSFET отражает рисунок 4, встречающийся, например, в работе . Скачать Книгу Школа Крупье Бесплатно.

Традиционное представление о распределении рациональных областей применения между MOSFET и IGBT. Однако, за прошедшие полтора десятилетия с момента первой публикации рисунка 4, СТК были очень серьезно усовершенствованы. Кроме того, во многих современных IGBT планарная MOSFET- структура заменена на Trench- MOSFET, что обеспечивает дополнительный выигрыш по величине падения напряжения в проводящем состоянии. Все это делает актуальным перепроверку рекомендаций рисунка 4 по рациональному распределению областей применения между различными СТК.

При этом надо учитывать примерное соотношение относительной себестоимости производства приборов разной конструкции (на единицу площади чипа). Особняком стоят мощные БТ (они намного дешевле других СТК, но их рабочая плотность тока годаздо ниже, чем у полевых приборов, особенно IGBT). Среди высоковольтных СТК с полевым управлением наиболее экономически выгодны в производстве «классические» MOSFET: планарные, в целом, подешевле, чем Trench- MOSFET, но разница невелика; IGBT несколько дороже, чем MOSFET (примерно в 1,5. Superjunction- MOSFET обеспечивают выигрыш по удельному сопротивлению открытого прибора в 5. Они примерно во столько же раз дороже последних в производстве, но имеют значительный потенциал усовершенствования (в том числе — удешевления), отчасти уже реализованный за 1. Высоковольтные кремниевые Superjunction- MOSFET кратно дороже при изготовлении, чем IGBT.

За последние годы начато серийное производство высоковольтных карбид- кремниевых полевых СТК. Тмз 1000 10 Инструкция.