- Thụng số kỹ thuật * Điện ỏp ngừ ra : 12VDC
b. Đặc tớnh đúng cắt
2.5.4. Tranzito cú cực điều khiển cỏch ly, IGBT( Insulated Gate Bipolar Tranzito)
Tranzito)
a. Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động
a) cấu trỳc bỏn dẫn b) ký hiệu c) Sơ đồ tơng đơng
Hình 2.12
IGBT cú cấu trỳc bỏn dẫn và ký hiệu như hinh 2.12a,b. IGBT là phần tử kết hợp khả năng đúng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của Tranzito thường.
Về mặt điều khiển IGBT gần như giống hoàn toàn MOSFET, nghĩa là được điều khiển bằng điện ỏp, do đú cụng suất điều khiển rất nhỏ.
Về mặt cấu trỳc bỏn dẫn: IGBT rất giống với MOSFET, điểm khỏc nhau là cú thờm lớp p nối với colector tạo nờn cấu trỳc p-n-p giữa emitor (cực gốc) và colector (cực mỏng), khụng phải là n-n như MOSFET. Cú thể coi IGBT tương ứng với một Tranzito p-n-p vơi dũng bazơ đuợc điều khiển bởi một MOSFET.
Dưới tỏc dụng của điện ỏp điều khiển UGE>0, kờnh dẫn với cỏc hạt mang điện là cỏc điện tử được hỡnh thành, cỏc điện tử di chuyển về phớa colector vượt qua tiếp giỏp n-p tạo nờn dũng colector.
b. Đặc tớnh đúng cắt của IGBT
Do cấu trỳc p-n--p mà điện ỏp thuận giữa C và E trong chế độ dẫn dũng ở IGBT thấp hơn so với ở MOSFET. Tuy nhiờn cũng do cấu trỳc này mà thời gian đúng cắt của IGBT chậm hơn so với MOSFET, đặc biệt khi khoỏ lại.
Trờn hỡnh 2.12 c thể hiện cấu trỳc tương đương của IGBT so với MOSFET và một Tranzito p-n-p. Ký hiệu dũng qua IGBT gồm 2 thành phần: i1 là dũng qua MOSFET, i2 là dũng qua Tranzito. Phần MOSFET trong IGBT cú thể khoỏ lại nhanh chúng nếu xả hết được điện tớch giữa G và E, do đú dũng i1 sẽ bằng 0. Tuy nhiờn dũng i2 sẽ khụng thể suy giảm nhanh được do lượng điện tớch tớch luỹ trong lớp n- (tương đương với bazơ của cấu trỳc p-n-p) chỉ cú thể mất đi do quỏ trỡnh tự trung hoà điện tớch. Điều này dẫn đến xuất hiện vựng dũng điện kộo dài khi khoỏ một IGBT.
c. Yờu cầu với tớn hiệu điều khiển IGBT
Hỡnh2.13. Yờu cầu đối với mạch điều khiển
IGBT là phần tử điều khiển bằng điện ỏp, điện ỏp giữa cực điều khiển và emitor sẽ xỏc định chế độ khoỏ hay mở của IGBT.
Tớn hiệu mở cú biờn độ UGE, tớn hiệu khoỏ cú biờn độ -UGE cung cấp cho mạch G-E qua điện trở Rg. Mạch G-E được bảo vệ bởi điụt ổn ỏp ở mức . Do cú tụ ký sinh lớn giữa G và E nờn kỹ thuật điều khiển như MOSFET cú thể ỏp dụng. Tuy nhiờn điện khoỏ phải lớn hơn. Núi chung tớn hiệu điều khiển thường được chọn là V18±V15±là phự hợp. Mức điện ỏp õm khi khoỏ gúp phần làm tổn thất cụng suất trờn mạch điều khiển. Trờn hỡnh 2.14a ta thấy rừ điện trở RG nhỏ, giảm thời gian xỏc lập tớn hiệu điều khiển, giảm ảnh hưởng dtdUCE, giảm tổn thất năng lượng trong quỏ trỡnh điều khiển, nhưng làm mạch điều khiển nhạy cảm hơn với điện cảm ký sinh trong mạch điều khiển (hỡnh 2.14b)
Hỡnh 2.14
Dũng điều khiển đầu vào phải cung cấp được dũng điện cú biờn độ
Tổn hao cụng suất trung bỡnh cú thể tớnh bằng: P=UGE.QG.fsw
Trong đú:
QG nạp cho tụ đầu vào, giỏ trị thường được cho trong tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất
fsw là tần số đúng cắt của IGBT