Структура IGBT-транзистора.
Данный тип приборов создан в начале 1980-х гг, запатентован International Rectifier в 1983. Первые IGBT не получили распространения из-за врождённых пороков — медленного переключения и низкой надёжности. Второе (1990-е гг) и третье (современное) поколения IGBT в целом избавились от этих пороков. IGBT сочетает достоинства двух основных видов транзисторов:
Високий вхідний опір, низький рівень керуючої енергії - від транзисторів з ізольованим затвором
Низьке значення залишкової напруги у включеному стані - від біполярних транзисторів.
Диапазон использования — от десятков А до 1200 А по току, от сотен вольт до 10 кВ по напряжению. В диапазоне токов до десятков А и напряжений до 500 В целесообразно применение обычных МДП- (MOSFET-) транзисторов, а не IGBT, так как при низких напряжениях полевые транзисторы обладают малым сопротивлением.
Застосування
Основне застосування IGBT - це інвертори, імпульсні регулятори струму, частотно-регульовані приводи. Широке застосування IGBT знайшли в джерелах зварювального струму, в управлінні потужним електроприводом, зокрема на міському електричному транспорті.
Застосування IGBT модулів в системах управління тяговими двигунами дозволяє (в порівнянні з тиристорними пристроями) забезпечити високий ККД, високу плавність ходу машини і можливість застосування рекуперативного гальмування практично на будь-якій швидкості.
IGBT застосовують при роботі з високими напругами (більше 1000 В), високою температурою (понад 100 °C) і високою вихідною потужністю (більш 5 кВт). IGBT використовуються в схемах управління двигунами (при робочій частоті менше 20 кГц), джерела безперебійного живлення (з постійним навантаженням і низькою частотою) і зварювальних апаратах (де потрібен великий струм і низька частота - до 50 кГц).
IGBT і MOSFET займають діапазон середніх потужностей і частот, частково «перекриваючи один одного". У загальному випадку, для високочастотних низьковольтних каскадів найбільш підходять MOSFET, а для високовольтних потужних - IGBT.
У деяких випадках IGBT і MOSFET - повністю взаємозамінні. Цоколівка приладів і характеристики керуючих сигналів обох пристроїв - однакові. IGBT і MOSFET вимагають 12...15 В для повного включення і не потребують негативної напрузі для виключення. Але «керований напругою» не означає, що схемі управління не потрібно джерело струму. Затвор IGBT або MOSFET для керуючої схеми являє собою конденсатор з величиною ємності, що досягає тисяч пікофарад (для потужних пристроїв). Драйвер затвора повинен «уміти» швидко заряджати і розряджати цю ємність, щоб гарантувати швидке перемикання транзистора.
Принципиальная схема IGBT. Данный инвертор можно встретить, например в современных моделях троллейбусов с одним тяговым приводом.
