Isoleeritud paisuga bipolaartransistor

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

pisi|150px|Isoleeritud paisuga bipolaartransistori tingmärke
pisi|270px|IGBT aseskeemid:vasakul ‒ ühe bipolaartransistoriga;paremal ‒ kahe bipolaartransistoriga, mis on ühendatud Darlingtoni skeemi järgi
pisi|IGBT moodul pingele kuni 3300 V, voolule kuni 1200 A, firma Mitsubishi
pisi|Avatud kestaga IGBT moodul

Omadused
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 kVJõutransistorid. Peatükk 2.3.4 "Isoleeritud paisuga bipolaartransistor" www.ene.ttu.ee. Spetsiaalseid kõrgepingelised HV-IGBT-d taluvad pinge hetkeväärtusi kuni 6,5 kV. Lühise suhtes on IGBT vähem tundlik kui bipolaartransistor. See on väga kiire jõuelektroonika seadis, sest viivitused avamisel ja sulgemisel on väikesed. Tema maksimaalne lülitamissagedus on 50 kHz.

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

+ Eri tüüpi transistoride võrdlus Insulated Gate Bipolar TransistorParameeterBipolaarne 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)TüürimineVoolugaPingega (UGS = 3‒10 V)Pingega (UGE = 4‒8 V)SisendtakistusVäikeSuurSuurVäljundtakistusVäikeKeskmineVäikeÜmberlülitumineAeglane (mikrosekunditesKiire (nanosekundites)KeskmineHindMadal Kõrge  Keskmine

 Tüürahelad 
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 
Toodetakse valmis jõumooduleid, milles on IGBT transistor ja tüürahel koos. Suuremate 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
pisi|IGBT-s töötav troll. Kuna IGBT on võrreldes reostaadiga suhteliselt väiksem, saab elektrivarustuse paigaldada katusele, mis konstruktsiooniliselt annab võimaluse teha trollid madala põrandaga
IGBT-de põhilised rakendused on elektroenergeetikas autonoomsed ja resonantsvaheldid (inverterid) ja alalispingemuundurid. Neid kasutatakse elektertranspordivahendites, näiteks elektriautodes ja hübriidautodes vahelduvvoolumootori jaoks loodud juhtimislülitustes, samuti trammide, trollibusside ja vedurite veomuundurites(arhiiviversioon) TTTK koduleht: Ganz Solaris T12. IGBT leiab ökonoomse ja kiire lülitina kasutamist ka niisugustes elektritoitelülitustes, nagu impulsstoiteallikad, puhvertoiteallikad, keevitusvooluallikad jm.

Vaata ka
 Transistor
 GA400TD60U

Viited

Välislingid
  Transistor, mis vallutas energiamaailma


Kategooria:Jõuelektroonika