Igbt-транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером

Передаточной характеристикой (рис. 24, б) называют зависимость вида I_К.= f (U_З-Э) при U_К-Э = const. Поскольку в структуре IGBT-транзистора используется полевой транзистор с индуцированным каналом, то напряжение, подаваемое на затвор, должно быть больше порогового напряжения U_{З-Э порог}, которое имеет значение 2 – 6 В. Характеризующее свойство IGBT-транзистора усиливать напряжение определяется крутизной передаточной характеристики S:

(16)

Хотя IGBT-транзисторы и способны работать в качестве линейных усилителей, почти всегда они используются в ключевом режиме, причем в режиме насыщения напряжение управления выбирают настолько большим, чтобы обеспечить минимальное падение напряжения на транзисторе. Типовое значение падения напряжения на IGBT-транзисторе составляет около 3 В.

Динамические процессы переключения IGBT-транзистора в ключевом режиме практически повторяют процессы GTO-тиристора и приведены на рис..25.

Рис. 25. Динамические процессы переключения IGBT-транзистора

в ключевом режиме

В настоящее время производятся IGBT-транзисторы, способные работать при напряжении до 6000 В и токе до 2000 А. Большинство мощных IGBT-транзисторов имеют пластмассовые корпуса с встроенным основанием крис-талла, служащим для соединения с теплоотводом. Сама транзисторная структура состоит из множества маленьких IGBT-транзисторов, соединенных между собой параллельно. С внешними выводами соединение выполняется с помощью приваренных проволок. Базовые ячейки IGBT-транзисторов не содержат внутреннего диода, включенного встречно-параллельно транзисторным структурам МДП-транзисторов и частично – составным биполярным транзисторам. Поскольку наличие быстро восстанавливающегося демпферного диода становится необходимым по условиям применения и защиты ключей, используют специально разработанные и согласованные по характеристикам с IGBT отдельные кристаллы диодов, встроенные в корпус прибора.

Параметры IGBT-транзистора идентичны параметрам ранее изученных приборов (биполярного и полевого транзистора, запираемого тиристора).

К максимально допустимым параметрам относятся напряжение пробоя «коллектор – эмиттер» U_{К-Э к. проб} (U_{(BR) CES}); максимально допустимый ток коллектора I_{К max} (I_С); максимально допустимый импульсный ток коллектора I_{К. и} (I_СM); максимально допустимое напряжение «затвор – эмиттер» U_З-Э (U_GE); максимальная мощность рассеяния в коллекторе P_К (P_С); максимально допустимая температура перехода Т_{п max} (Т_{j max}) и др.

К характеризующим параметрам относятся напряжение насыщения «коллектор – эмиттер» U_{К-Э. нас} (U_{CE (ON)}); температура корпуса Т_К (Т_С); время включения t_вкл (t_ON), выключения t_выкл (t_OFF), нарастания тока коллектора t_нар (t_R), спада тока коллектора t_сп (t_F) и др.

Для самостоятельной теоретической подготовки рекомендуется использовать литературные источники [1, 2, 10 – 13].

6.2. Порядок выполнения работы

1) Ознакомиться с параметрами IGBT-транзистора, предложенного для исследования (табл. 6), и его конструктивными особенностями. Внешний вид и габаритные размеры транзистора приведены на рис. 26.

Таблица 6