2. Вопросы к контрольной работе №2

9. Силовые биполярные и полевые транзисторы. IGBT-транзисторы.

Силовые биполярные и полевые транзисторы

Силовые биполярные транзисторы выпускаются на токи до 200 А и напряжения до 1400 В. Они широко применялись в последние два деся­тилетия, но их доля на рынке продаж уменьшается, так как появились новые типы силовых приборов.

В низковольтных преобразователях (напряжения до 200 В, токи до 50 А) самыми распространёнными приборами являются силовые поле­вые транзисторы с изолированным затвором (МОП-транзисторы). Воз­можное увеличение напряжения до 600−1200 В позволит создавать на МОП-транзисторах преобразователи мощностью до десятков киловатт, вытеснив из этой области биполярные транзисторы. Преимущества МОП-транзисторов: малая мощность управления, малые статические и динамические потери, малое время переключения, что позволяет увели­чить частоту коммутации, например, в автономных инверторах с широтно-импульсной модуляцией.

В настоящее время выпускаются так называемые "интеллектуаль­ные" силовые интегральные схемы, в которых на одном кристалле изго­товлены силовые МОП-транзисторы, схемы их запуска, устройства за­щиты, управления и диагностики.

Биполярные транзисторы с изолированным затвором

В середине 90-х годов появились новые полупроводниковые при­боры ключевого типа − биполярные транзисторы с изолированным за­твором, которые чаще обозначают аббревиатурой IGBT − это начальные буквы слов Isolated Gate (изолированный затвор) и Bipolar Transistor (биполярный транзистор). У IGBT-транзистора управляющий электрод изолирован от эмиттера Э и коллектора К (рис. 20). Такой прибор представляет собой комбинацию полевого транзистора с изолиро­ванным затвором на входе с биполярным тран­зистором на выходе. Применение полевого транзистора позволило существенно уменьшить мощности в цепи управления. IGBT- транзисторы имеют лучшие динамические пока­затели (время включения и выключения) по сравнению с запираемыми тиристорами, хотя и уступают им по статиче­ским параметрам.

В настоящее время IGBT-транзисторы стали самыми распростра­ненными приборами в диапазоне токов более 50 А. Предполагается, что в будущем высоковольтные IGBT-транзисторы частично и возможно полностью заменят тиристоры.

В настоящее время для IGBT-транзисторов достигнуты параметры: ток до 2400 А, напряжение до 4500 − 6500 В, время переключения 0,2 − 0,4 микросекунды.

3. Устное собеседование

После проверки преподавателем контрольной работы проводится устное собеседование по следующим вопросам:

1. Объяснить, чему равно максимальное напряжение коллектор-эмиттер транзистора при заданном напряжении питания в двухтактном усилителе мощности.

2. Объяснить режимы насыщения и отсечки (запирания) транзисто­ра.

3. Кроме письменного ответа дать устный ответ на вопрос по кон­трольной работе (по предпоследней цифре шифра).