IGBT는 BJT (Bipolar Junction Transistor) 와 MOS-FET (Metal Oxide Field Effect Transistor)의 조합 인 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 의 약식 입니다. 스위칭 관련 애플리케이션에 사용되는 반도체 장치입니다.
IGBT는 MOSFET 과 트랜지스터 의 조합이므로 트랜지스터와 MOSFET의 장점이 있습니다. MOSFET은 높은 임피던스와 높은 스위칭 속도의 장점을 가지고 있으며 다른 측면에서 BJT는 높은 이득과 낮은 포화 전압의 장점을 가지고 있으며 둘 다 IGBT 트랜지스터에 존재합니다. IGBT는 거의 제로 게이트 전류 드라이브로 큰 콜렉터 이미 터 전류를 가능하게 하는 전압 제어 반도체 입니다.
논의한 바와 같이 IGBT는 MOSFET과 BJT의 장점을 모두 가지고 있으며, IGBT는 일반적인 MOSFET과 동일한 절연 게이트 및 동일한 출력 전송 특성을 가지고 있습니다. BJT는 전류 제어 장치이지만 IGBT의 경우 제어는 MOSFET에 따라 다르므로 표준 MOSFET과 동일한 전압 제어 장치입니다.
IGBT 등가 회로 및 기호
위 이미지에서 IGBT의 등가 회로가 표시됩니다. 두 개의 트랜지스터가 똑같은 방식으로 연결된 Darlington Transistor에서 사용되는 것과 동일한 회로 구조입니다. 위의 이미지에서 볼 수 있듯이 IGBT는 N 채널 MOSFET 과 PNP 트랜지스터의 두 장치를 결합 합니다. N 채널 MOSFET이 PNP 트랜지스터를 구동하고 있습니다. 표준 BJT의 핀 출력에는 Collector, Emitter, Base가 포함되며 표준 MOSFET 핀 출력에는 Gate, Drain 및 Source가 포함됩니다. 그러나 경우에 IGBT 트랜지스터 핀, 상기 인 게이트 MOSFET와 N 채널로부터오고, 콜렉터 와 에미 터 PNP 트랜지스터로부터 온다.
PNP 트랜지스터에서 콜렉터와 이미 터는 전도 경로이며 IGBT가 켜지면 전도되어 전류를 전달합니다. 이 경로는 N 채널 MOSFET에 의해 제어됩니다.
BJT의 경우 Beta (
위 이미지 에는 IGBT의 심볼이 표시되어 있습니다. 보시다시피 심볼에는 트랜지스터의 컬렉터 이미 터 부분과 MOSFET의 게이트 부분이 포함됩니다. 세 개의 터미널은 게이트, 컬렉터 및 이미 터로 표시됩니다.
전도 또는 ' ON '모드에있을 때 전류는 컬렉터 에서 이미 터로 흐릅니다. BJT 트랜지스터도 마찬가지입니다. 하지만 IGBT의 경우베이스 대신 게이트가 있습니다. Gate to Emitter 전압의 차이를 Vge 라고하고 콜렉터 와 이미 터 간의 전압 차이를 Vce 라고합니다.
터 전류 (즉,) 는 AS 거의 동일 컬렉터 전류 (IC), 즉 = IC에서. 전류 흐름이 콜렉터와 이미 터 모두에서 상대적으로 동일하기 때문에 Vce 는 매우 낮습니다.
여기에서 BJT 및 MOSFET에 대해 자세히 알아보십시오.
IGBT의 응용:
IGBT는 주로 전력 관련 애플리케이션에 사용됩니다. 표준 전력 BJT는 응답 특성이 매우 느린 반면 MOSFET은 빠른 스위칭 애플리케이션에 적합하지만 MOSFET은 더 높은 정격 전류가 필요한 경우 비용이 많이 드는 선택입니다. IGBT는 전력 BJT 및 전력 MOSFET 대체에 적합합니다.
또한 IGBT는 BJT에 비해 'ON'저항이 낮으며 이러한 특성으로 인해 IGBT는 고전력 관련 애플리케이션에서 열 효율이 높습니다.
IGBT 애플리케이션은 전자 분야에서 방대합니다. 낮은 온 저항 으로 인해 매우 높은 정격 전류, 높은 스위칭 속도, 제로 게이트 드라이브, IGBT는 고주파 변환 영역이있는 고전력 모터 제어, 인버터, 스위치 모드 전원 공급 장치에 사용됩니다.
위 이미지에서는 IGBT를 사용하는 기본 스위칭 애플리케이션을 보여줍니다. RL은, 땅에 IGBT의 에미 터를 가로 질러 연결된 저항 부하이다. 부하 양단의 전압 차이는 VRL 로 표시됩니다. 부하는 유도 성일 수도 있습니다. 그리고 오른쪽에는 다른 회로가 표시됩니다. 부하는 전류 보호 저항이 이미 터에 연결되는 콜렉터에 연결됩니다. 전류는 두 경우 모두 수집기에서 이미 터로 흐릅니다.
BJT의 경우 BJT의 베이스에 정전류를 공급해야합니다. 그러나 IGBT의 경우 MOSFET과 마찬가지로 게이트에 일정한 전압을 제공해야하며 포화 상태는 일정한 상태로 유지되어야합니다.
왼쪽의 경우 입력 (게이트)과 Ground / VSS의 전위차 인 전압 차 VIN 은 컬렉터에서 이미 터로 흐르는 출력 전류를 제어합니다. VCC와 GND의 전압 차이는 부하 전체에서 거의 동일합니다.
오른쪽 회로에서 부하를 통해 흐르는 전류는 전압을 RS 값 으로 나눈 값 에 따라 달라집니다.
나는 RL2 = V IN / R S
절연 게이트 양극성 트랜지스터 (IGBT)는 '전환 가능 ON '및 ' OFF를 게이트를 활성화하여'. 게이트에 전압을 적용하여 게이트를 더 양수로 만들면 IGBT의 이미 터가 IGBT를 " ON "상태로 유지하고 게이트를 음수 또는 0으로 밀어 넣으면 IGBT가 " OFF "상태로 유지됩니다. BJT 및 MOSFET 스위칭과 동일합니다.
IGBT IV 곡선 및 전달 특성
위의 이미지에서 IV 특성 은 다른 게이트 전압 또는 Vge 에 따라 표시 됩니다. X 축을 나타낸다 콜렉터 에미 터 전압 또는 Vce가 상기 Y는 의미를 콜렉터 전류 축. 꺼진 상태에서 컬렉터와 게이트 전압을 통해 흐르는 전류는 0 입니다. Vge 또는 게이트 전압 을 변경하면 장치가 활성 영역으로 이동합니다. 게이트 양단의 안정적이고 지속적인 전압은 콜렉터를 통해 지속적이고 안정적인 전류 흐름을 제공합니다. 증자 VGE는 비례 콜렉터 전류 증가 Vge3> Vge2>를 Vge3. BV 는 IGBT의 항복 전압입니다.
이 곡선은 BJT의 IV 전송 곡선과 거의 동일하지만, 여기서는 IGBT가 전압 제어 장치이기 때문에 Vge 가 표시됩니다.
위 이미지에는 IGBT의 Transfer 특성이 나와 있습니다. PMOSFET 와 거의 동일합니다. IGBT 사양에 따라 Vge 가 임계 값보다 큰 경우 IGBT는 " ON "상태 가됩니다.
여기에 우리의 차이에 대한 공정한 사진 줄 것이다 비교 테이블 IGBT 와 POWER BJT의 및 전력 MOSFET을.
장치 특성 |
IGBT |
파워 MOSFET |
POWER BJT |
전압 등급 |
|||
현재 등급 |
|||
입력 장치 |
|||
입력 임피던스 |
|||
출력 임피던스 |
|||
스위칭 속도 |
|||
비용 |
다음 비디오에서는 IGBT 트랜지스터 의 스위칭 회로를 볼 수 있습니다.