Principalele clase de tranzistori de putere
Un tranzistor numit un dispozitiv semiconductor care cuprinde două sau mai multe p-n-tranziții și capabile să funcționeze în ambele moduri de armare și în principal.
Puterea electrică aparate de tranzistori sunt folosite ca taste gestionate complet. Indiferent de semnalul de control tranzistor poate fi închis în (conductivitate scăzută) sau deschis (cea mai mare conductivitate) stat.
Când este închis, tranzistorul este capabil să reziste la o tensiune directă definită circuite externe la același curent de tranzistor are o valoare mică.
În starea deschisă de tranzistor conduce curent definit de circuite externe la aceeași tensiune între bornele tranzistorului de putere nu este suficient. Tranzistoarele nu sunt capabile de a conduce curent în direcția de lucru și nu poate sta tensiune de lucru.
Prin principiul acțiunii disting următoarele clase principale de tranzistori de putere:
tranzistori cu efect de câmp, între care tranzistori de tip mai larg utilizate sunt din metal-oxid-semiconductor (MOS) (MOSFET - oxid metalic semiconductor câmp efect tranzistor),
FETs la comandă p-n-joncțiune sau un tranzistor inducție statică (SIT) (SIT - tranzistor inducție statică),
izolate poarta tranzistor bipolar (IGBT) (IGBT - izolat poarta tranzistor bipolar).
tranzistoarele bipolare sunt compuse din trei straturi de material semiconductor cu alt tip de conductivitate. Indiferent de ordinea straturilor de tranzistori alternante distinge structura p-n-p și n-p-n-type. tranzistoare IGBT Mediu primit pe scară largă n-p-n-tip (fig. 1, a).
Structura stratului mijlociu este menționată ca bază (B), stratul exterior, prin injectare (implementează) transportatorii - emițător (E) colectarea transportatorilor - colector (C). Oricare dintre straturi - bază, emițător și colector - are un terminal pentru conectarea elementelor de circuite electronice și lanțurile exterioare. MOSFET-tranzistori. Principiul de acțiune al MOS - tranzistori bazate pe schimbarea conductivității electronice la interfața dielectricilor și semiconductori sub influența câmpului de electroni.
Din structura tranzistorului sunt următoarele concluzii: poarta (G), sursa (S), de scurgere (D), este de asemenea de ieșire din substratul (B), în mod normal, conectabil la o sursă (figura 1 b,.).
diferență MOS Fundamental - tranzistori tranzistoarelor bipolare este că acestea sunt controlate de tensiune (câmp generat de această tensiune), mai degrabă decât curent. Principalele procese în MOS - tranzistoarelor justifică un tip de purtător care îmbunătățește performanțele acestora.
Valorile valide comutata curente PMOS - tranzistor depinde în mare măsură de tensiune. Pentru curenți de până la 50 A, tensiunea admisibilă, în general, nu depășește 500 V la o frecvență de 100 kHz comutare.
Acest tip de tranzistori cu efect de câmp, cu un control p-n-joncțiune (Fig. 6.6. C). Lucrul tranzistori SIT-frecvență, de obicei, nu depășește 100 kHz, la o tensiune de circuite comutate la 1200 V si curenti de pana la 200-400 A.
Zelul de a combina într-un singur tranzistor caracteristici tranzistoare bipolare pozitive și domeniu au condus la IGBT creație - (. Figura 1. d) tranzistor.
IGBT - tranzistor are o pierdere de putere scăzută în starea ON similar cu tranzistorul bipolar și cel mai înalt circuitul de control impedanță de intrare pentru caracteristica FET.
Fig. 1. înrudite grafice simboluri tranzistori: a) - un tranzistor bipolar de tip n-p-n; b) - MOSFET-tranzistor cu un canal de tip n; c) - SIT-control tranzistor cu p-n-joncțiune; d) - IGBT-tranzistor.
Putere comutată tensiune IGBT - tranzistori, precum și bipolară, cel puțin 1200 de V, iar valorile limită ale curenților de a obține mai multe sute amperi la o frecvență de 20 kHz.
Proprietățile de mai sus cauzează zona de introducere a diferitelor tipuri de tranzistori de putere la putere dispozitive electrice moderne. De obicei folosit tranzistoare bipolare, dintre care principalul dezavantaj constă în consumul de curent de bază semnificative, care a solicitat etapa de control al terminalului în vrac și să conducă la o scădere a eficienței dispozitivului în ansamblu.
Apoi, au fost dezvoltate FETs, mai rapid și consumă puțină energie de la sistemul de control. Principalul dezavantaj al MOS - tranzistori sunt mare pierdere de putere din fluxul de curent de putere, care este determinată de caracteristicile curent-tensiune statică caracteristică.
În viitorul apropiat, poziția de lider în domeniul implementării ia IGBT - tranzistori care se combină în ei înșiși argumentele pro bipolare și cu efect de câmp tranzistori. SIT Extreme putere - tranzistori relativ scăzute, deoarece introducerea pe scară largă a electronicii de putere, acestea nu se găsesc.
Furnizarea de operare nepericuloase de tranzistori de putere
Condiția de bază pentru funcționarea fiabilă a tranzistori de putere este de a se asigura că caracteristicile de tensiune-curent OBR atât statice și dinamice determinate de criterii specifice locul de muncă.
Restricțiile care dicteaza tranzistori de putere OBR, sunt:
colector de curent foarte admisibil (de scurgere);
valoarea permisă tranzistor de putere disipată;
valoare foarte admisibilă de tensiune de colector - emitor (scurgere - sursă);
În tranzistori de putere în impulsuri moduri de operare de frontieră OBR mult îmbunătățită. Acest lucru se datorează inerției proceselor termice care cauzează supraîncălzirea structurii tranzistor semiconductor.
Dinamice Caracteristicile curent-tensiune a tranzistorului în aproape toate determinate de parametrii sarcini de comutare. De exemplu, în afara intensiv - sarcină inductivă cauzează o creștere bruscă în elementul principal. Acestea sunt determinate de auto-inducție EMF supratensiune Um = -Ldi / dt, care apar în componenta inductivă în sarcină dezintegrarea curent la zero.
Pentru a elimina sau de a limita la supratensiuni de comutare intensiv - sarcină inductivă folosind diferite linii de comutare de circuite formare de mișcare (TSFTP), care permite formarea mișcărilor de deplasare liniei dorite. Într-un caz simplu, acest lucru poate fi shunt diodik intensiv - sarcină inductivă sau RC circuit conectat în paralel cu sursa și drena PMOS - tranzistor.
