Isoleeritud paisuga bipolaartransistor

Allikas: Vikipeedia

Isoleeritud paisuga bipolaartransistor (inglise keeles Insulated-gate bipolar transistor, IGBT) on jõuelektroonika pooljuhtseadis, mida kasutatakse suurevoolulistes ja suhtelistelt kõrge pingega ahelates kiiretoimeliste lülititena.

Isoleeritud paisuga bipolaartransistori tingmärke
IGBT aseskeemid:
vasakul ‒ ühe bipolaartransistoriga;
paremal ‒ kahe bipolaartransistoriga, mis on ühendatud Darlingtoni skeemi järgi
3300V 1200A Mitsubishi IGBT

Omadused[muuda | redigeeri lähteteksti]

IGBT kombineerib kõrge voolutaluvuse ja madala pingelangu, mis on iseloomulikud bipolaartransistorile, ning energiasäästliku (pingega) tüürimise, mis on omane väljatransistorile. IGBT-transistore toodetakse tänapäeval vooludele kuni 800 A ja pingetele kuni 1,8 kV[1]. Spetsiaalseid kõrgepingelised HV-IGBT'd taluvad pinge hetkeväärtusi kuni 6,5 kV. Lühise suhtes on IGBT vähem tundlik kui bipolaartransistor[1]. Ta on väga kiire jõuelektroonika seadis, sest viivitused avamisel ja sulgemisel on väikesed[1]. Tema maksimaalne lülitamissagedus on 50 kHz[1].

IGBT-transistoridele on omane väike energiakadu nii suletud kui avatud olekus ja samuti väike tüürvõimsus. Lülitamissagedused ulatuvad mitmekümne kilohertsini; energiakaod suurenevad (kasutegur väheneb) koos lülitamissagedusega.

Eri tüüpi transistoride võrdlus [2]
Parameeter Bipolaarne jõutransistor (JBT) Isoleeritud paisuga jõu-väljatransistor (MOSFET) Isoleeritud paisuga bipolaartransistor (IGBT)
Tööpinge Kõrge (kuni 1000 V) Kõrge (kuni 1000 V) Väga kõrge (üle 1000 V)
Töövool Suur (kuni 500 A) Keskmine (kuni 200 A) Väga suur (üle 1000 A)
Tüürimine Vooluga Pingega (UGS = 3‒10 V) Pingega (UGE = 4‒8 V)
Sisendtakistus Väike Suur Suur
Väljundtakistus Väike Keskmine Väike
Ümberlülitumine Aeglane (mikrosekundites Kiire (nanosekundites) Keskmine
Hind Madal Kõrge Keskmine

Tüürahelad[muuda | redigeeri lähteteksti]

IGBT'de tüür- ehk juhtahelaid annavad jõutransistori kiireks lülitamiseks selle paisule vajaliku elektrilaengu ja kontrollivad jõutransistori lülitusprotsessi. Tüürahelaid valmistatakse üksikute jõutransistoride, vastastaktlülituste või sildlülituste jaoks. Vastastakt- ja sildlülituste jaoks on mõnedesse tüürahelasse integreeritud lülitamisviivitust ("dead-time") tekitavad loogikalülitused. Tüürahelal võivad olla ka funktsioonid lühikeste häireimpulsside eemaldamiseks juhtsignaalidest.

Tüürahelatesse on sisse ehitatud järgmised kaitsefunktsioonid:

  • kollektori ja emitteri vahelise pinge jälgimine lülitusprotsessi ajal,
  • tüürahela omatoite jälgimine.

Jõumoodulid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Toodetakse valmis jõumooduleid, milles on IGBT transistor ja tüürahel koos. Suuramate voolude korral kasutatakse IGBT'de rööplülitusi. Sel juhul jälgib spetsiaalne tüürahel rööplülituses jõutransistorite voolusid. Liiga suure voolude erinevuse korral rakenduvad kaitsefunktsioonid. Jõumoodulitesse võivad olla sisse ehitatud ka ahelad pinge, voolu ja temperatuuri mõõtmiseks. Jõumoodulid ühendatakse juhtimissüsteemiga kas elektrijuhtmete või kiudoptiliste liideste abil. Kõrgematel pingetel kasutatakse valdavalt kiudoptilist ühendust.

Kasutamine[muuda | redigeeri lähteteksti]

IGBT's töötav troll. Kuna IGBT mõõdud on suhteliselt väiksem reostaadiga võrreldes, siis elektrivarustust saab paigaldada katusel, mis konstruktsiooniliselt annab võimalust teha trollis madala põrandat

IGBT-de põhilised rakendused on elektroenergeetikas autonoomsed ja resonantsvaheldid (inverterid) ja alalispingemuundurid[1]. Neid kasutatakse elektritranspordivahentites, näiteks elektriautodes ja hübriidautodes vahelduvvoolumootori jaoks loodud juhtimislülitustes, samuti trammide, trollibusside ja vedurite veomuundurites[3]. IGBT leiab ökonoomse ja kiire lülitina kasutamist ka niisugustes elektritoitelülitustes, nagu impulsstoiteallikad, puhvertoiteallikad, keevitusvooluallikad jm.

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]