a. Quỏ trỡnh mở IGBT
Quỏ trỡnh mở IGBT xảy ra khi điện ỏp điều khiển tăng từ khụng đến giỏ trị UG. Trong thời gian trễ khi mở tớn hiệu điều khiển nạp điện cho tụ CGE làm điện ỏp giữa cực điều khiển và emitor tăng theo quy luật hàm mũ từ khụng đến giỏ trị ngƣỡng UGE, điện ỏp này vào khoảng từ 3-5V. Khi cú đủ điện ỏp thỡ mosfet trong van IGBT mới bắt đầu mở ra. Dũng điện giữa colector và emitor tăng theo quy luật tuyến tớnh từ khụng đến dũng tải I0 trong thời gian tr. Trong thời gian tr điện ỏp giữa cực điều khiển và emitor tăng đến giỏ trị UGE,Io xỏc định giỏ trị dũng I0 qua colector. Do diotde D0 cũn đang dẫn dũng tải I0 nờn điện ỏp UCE vẫn bị găm lờn mức điện ỏp nguồn một chiều UDC. Tiếp theo quỏ trỡnh mở diễn ra hai giai đoạn tfv1,tfv2. Trong suốt hai giai đoạn này thỡ điện ỏp giữa hai cực điều khiển và cực emitor đƣợc giữ nguyờn ở mức UGE,Io để duy trỡ dũng I0, do dũng điều khiển hoàn toàn là dũng phúng của tụ CGE nờn IGBT vẫn làm việc trong chế độ tuyến tớnh. Vỡ vậy trong giai đoạn đầu diễn ra quỏ trỡnh khoỏ và phục hồi của diode D0 tạo nờn xung dũng trờn mức I0 của IGBT. Khi đú điện ỏp UCE bắt đầu giảm IGBT chuyển từ chế độ tuyến tớnh sang chế độ bóo hoà. Giai đoạn hai tiếp diễn quỏ trỡnh giảm điện trở trong vựng thuần trở của colectơ dẫn đến điện trở giữa colectơ và emitơ về giỏ trị RON thỡ khoỏ bóo hoà.
Tổn hao năng lƣợng khi mở đƣợc tớnh gần đỳng theo cụng thức:
on dc ON U I t Q . 2 . 0
Nếu tớnh thờm ảnh hƣởng của quỏ trỡnh phục hồi của Diụt D0 thỡ tổn hao năng lƣợng sẽ lớn hơn do xung dũng trờn colectơ.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Ug R3 Cge Cgc Udc
Hỡnh 2.32: Sơ đồ thử nghiệm khoỏ IGBT
Cỏc quỏ trỡnh dẫn của van IGBT đƣợc mụ tả trờn hỡnh 2.33
UG UGE.Io UGE Ic Udc td tr UCE Diot Do phục hồi tfv1 tfv2 Io
Hỡnh 2.33: Đồ thị thể hiện sự dẫn dũng của van IGBT
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
trễ khi khoỏ thỡ khi đú điện ỏp trờn cực điều khiển và cực emitor giảm xuống do sự phúng điện của tụ CGE nờn điện ỏp GE giảm xuống UGE,Io và đƣợc giữ khụng đổi do điện ỏp UCE bắt đầu tăng lờn do đú thỡ tụ CGC bắt đầu đƣợc nạp điện. Dũng điều khiển bõy giờ sẽ hoàn toàn nạp cho tụ CGE nờn điện ap UGE đƣợc giữ khụng đổi. Điện ỏp UCE tăng bóo hoà trong khoảng thời gian trv. Từ cuối khoảng trv thỡ diode D0 bắt đầu mở ra cho dũng I0 ngắn mạch chạy qua do đú dũng colector bắt đầu giảm. Quỏ trỡnh này trải qua hai giai đoạn ban đầu thỡ dũng chạy qua mosfet nhanh chúng giảm xuống khụng và khi điện ỏp điều khiển là -UG thỡ van đƣợc khoỏ hoàn toàn.
Cỏc quỏ trỡnh khoỏ của van IGBT đƣợc mụ tả trờn hỡnh 3.34.
Io UCE Udc Ic UGE UGE.Io UG -UG td(off) i1 i2 tfi1 tfi2 Udc
Hỡnh 2.34: Đồ thị thể hiện quỏ trỡnh khoỏ của van IGBT