DSCF0790 (2)

4.2 Półprzewodnikowe elementy i układy elektroniczne

Jeśli złącze bramka-źródło nie jest spolaryzowane (Uqs=0 V), to tranzystor VMOSFET nie przewodzi, ponieważ złącze półprzewodnikowe PN istniejące pomiędzy źródłem i drenem jest samoistnie spolary-

zowane w kierunku zaporowym. Jeśli napięcie U_GS przyjmuje wartości dodatnie, to elektrony warstwy N kanału koncentrują się w jego obszarach krańco-

wych, co wywołuje efekt zawężania się kanału. Przy _Rys. *, _0budowy tranzystorów potowych mocy typu

odpowiednim ukształtowaniu warstw kanału, bramki i źródła możliwe jest uzyskanie w takiej konstrukcji znacznych zmian prądu kanału przy stosunkowo niewielkich zmianach napięcia sterującego bramka--żródlo. Dzięki temu nachylenie charakterystyki sterowania tranzystora może być znaczne.

VM0SFET i TMOSFET

symbol graficzny

W celu zwiększenia sumarycznego prądu przewodzenia często tranzystory mocy z izolowaną bramką

G

C

schemat zastępczy

łączone są równolegle nawet w obrębie tej samej _{Rys 2 Symbo(e graf/czne} tranzystorów bipolarnych

obudowy (rys. 1). Współczynniki temperaturowe

z izolowaną bramką typu IGBT

zmiany rezystancji kanałów są w tych tranzystorach

bliskie zera, stąd nawet istotna zmiana temperatury struktury tranzystorów nie wywotuje znaczącej zmiany wartości prądów płynących przez każdy tranzystor z osobna.

Inaczej jest w przypadku tranzystorów bipolarnych, w których proporcje rozdziału wartości prądów pomiędzy równolegle połączone tranzystory zależą od temperatury. Ze wzrostem temperatury rezystancja kolek-tor-emiter maleje, a zatem prąd kolektora i moc wydzielana na tranzystorze rosną.

Jeśli współczynniki temperaturowe zmiany rezystancji kolektor-emiter połączonych równolegle tranzystorów różnią się, to rozpływ prądów w tych tranzystorach podlega również zmianom. W niekorzystnych warunkach może doprowadzić to do niesymetrycznego obciążenia poszczególnych tranzystorów do tego stopnia, że może spowodować ich zniszczenie termiczne.

Tranzystory mocy MOSFET z izolowaną bramką mają, w zależności od konstrukcji i obudowy, możliwości przewodzenia prądów drenu do 250 A przy napięciu zaporowym do 1 kV. Czasy przełączania tych tranzystorów są stosunkowo znaczne (rzędu 0,1 ps). Tranzystory te znajdują zastosowanie w układach projektowanych do zastosowań w paśmie częstotliwości nie przekraczającym 50 kHz.

Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką (IGBT)

Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką IGBT¹ jest tranzystorem o konstrukcji hybrydowej, złożonym z pary tranzystorów: unipolarnego i bipolarnego połączonych w układzie Darlingtona (rys. 2). Tranzystor połowy odgrywa rolę tranzystora sterującego tranzystor bipolarny. Z tego powodu sterowanie tranzystora IGBT praktycznie nie wymaga mocy sterującej, a jednocześnie możliwe jest osiągnięcie bardzo wysokich wartości napięć wstecznych. Maksymalne wsteczne napięcie graniczne w tranzystorach IGBT dochodzi do 3,3 kV, a prądy robocze do 1,2 kA przy czasie przełączania rzędu 0,2 ps, co ogranicza zakres ich stosowalności do pasma rzędu 20 kHz. Tranzystory IGBT stosowane są zwłaszcza w technice przekształcania prądu przemiennego (przemienniki częstotliwości), a także w elektrycznych układach napędowych dużej mocy z silnikami elektrycznymi.

Tranzystory IGBT stosowane są w układach sterowania dużych mocy w paśmie częstotliwości do 20 kHz.

ang. Insulated datę Blpolar Translator

1