22. Бтиз (igbt) – биполярный транзистор с изолированным затвором. Достоинства по сравнению с моп.

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT – Insulated Gate Bipolar Transistors) - полностью управляемый полупроводниковый прибор, в основе которого трёхслойная структура. Его включение и выключение осуществляются подачей и снятием положительного напряжения между затвором и истоком. На рис.1 приведено условное обозначение IGBT.

Рис. 1. Условное обозначение IGBT	Рис. 2. Схема соединения транзисторов в единой структуре IGBT

IGBT являются продуктом развития технологии силовых транзисторов со структурой металл-оксид-полупроводник, управляемых электрическим полем и сочетают в себе два транзистора в одной полупроводниковой структуре: биполярный (образующий силовой канал) и полевой (образующий канал управления). Эквивалентная схема включения двух транзисторов приведена на рис. 2. Прибор введён в силовую цепь выводами биполярного транзистора E (эмиттер) и C (коллектор), а в цепь управления - выводом G (затвор).

Таким образом, IGBT имеет три внешних вывода: эмиттер, коллектор, затвор. Соединения эмиттера и стока (D), базы и истока (S) являются внутренними. Сочетание двух приборов в одной структуре позволило объединить достоинства полевых и биполярных транзисторов: высокое входное сопротивление с высокой токовой нагрузкой и малым сопротивлением во включённом состоянии.

Достоинства:

- высокое Rвх;

- малые потери мощности на открытом транзисторе, пропорциональные величине тока (в МОП транзисторах пропорционально I²). Это позволяет существенно уменьшить величину кристалла на единицу мощности;

- IGBT не свойственно явление вторичного пробоя.

Недостатки:

- ограниченный частотный диапазон (в настоящее время практически устранён fmax 75 – 120 КГц).

Используются:

- в преобразователях напряжения большой мощности в том числе частотных.

23. Обратные связи (ос): отрицательная обратная связь (оос), положительная обратная связь (пос). Применение. Коэффициент ос. Ос по способам подачи сигнала и по способу снятия сигнала.

В общем случае обратную связь (ОС) можно определить как связь выходной цепи усилителя или каскада усиления с его входной цепью. Она образуется тогда, когда усиленный сигнал с выхода отдельного каскада усилителя или усилителя в целом передается на его вход через цепи, дополнительно вводимые для этого (внешняя ОС) или уже имеющиеся в нем для выполнения других функций (внутренняя ОС). К последним, например, относятся общая цепь источника питания усилителя, межэлектродные емкости в электронных приборах.

В большинстве случаев внутренняя ОС и непреднамеренно возникшие цепи внешней ОС вызывают так называемую паразитную ОС.

Н а рисунке приведена структурная схема усилителя с коэффициентом усиления К, охваченного внешней цепью ОС с коэффициентом передачи β. Стрелками  показаны  направления   прохождения сигнала.

Часть усиленного внешнего сигнала с выхода усилителя поступает по цепи ОС на его вход и складывается там с внешним сигналом. При таком сложении амплитуд сигналов (внешнего и ОС) на входе усилителя возможны два случая: либо сумма амплитуд сигналов больше амплитуды внешнего сигнала (фазы колебаний на выходе цепи ОС и входной сигнала совпадают, сдвиг фаз равен 0°), либо меньше его (их фазы противоположны, сдвиг фаз равен 180°). В первом случае имеет место ПОС (положительная обратная связь), во втором – о ООС (отрицательная ОС). В большинстве случаев ПОС паразитная (используется в генераторах, триггерах Шмитта, иногда в частотно – избирательных усилителях, следящая связь). Основное применение имеет ООС повышающая стабильность работы усилителей и улучшающая их параметры и характеристики. Уменьшение Ku не значительно для современных усилителей, имеющих значительный запас по Ku.

Обратная связь (ОС), охватывающая один каскад, называется местной, несколько - общей.

Если во входной цепи усилителя вычитается ток в цепи ОС из тока входного сигнала, то такую ООС называют параллельной. Если во входной цепи вычитается напряжение входного сигнала из сигнала ОС, то такую ООС называют последовательной. По способу получения (снятия) сигнала ООС с выхода усилителя различают ООС по напряжению (когда сигнал ООС пропорционален U_ВЫХ усилителя) и по току (сигнал ООС пропорционален току через нагрузку).

Входное сопротивление усилителя с ООС определяется способом подачи сигналов обратной связи во входную цепь. При последовательной ООС сопротивление увеличивается, а при параллельной – уменьшается.

Улучшение стабильности коэффициента усиления с помощью ООС широко используется для расширения АЧХ усилителя

Выходное сопротивление усилителя с ООС определяется способом снятия сигнала обратной связи с выхода устройства. При ООС по напряжению сопротивление уменьшается, а при ООС по току увеличивается.