IGBT (БТИЗ) транзисторы

C

G n

(биполярный транзистор с изолированным затвором)

G (затвор)

C

E

G

p – n - p

C

E

E

E (Э)

C (К) (((

 

Это полностью управляемый п/п прибор, в основу которого положена трехслойная структура. Включение и выключение осуществляется подачей и снятием положительного напряжения между затвором и истоком (U_GE), соединенным с эмиттером.

Для БТИЗ с номинальным напряжением 600 – 1200 В и более прямое падение напряжения в полностью включенном состоянии также, как и для БПТ, находятся в диапазоне 1, 5 ÷ 3,5 В = U_{КЭнасыщ}. Это значительно меньше, чем U_{си min} у полевых транзисторов на этих же напряжениях. С другой стороны КМОП (MOSFET) с номинальными напряжениями 200 В и менее, имеют более низкое падение напряжения во включенном состоянии, чем БТИЗ, и остаются непревзойденными в области низких напряжений. По быстродействию БТИЗ уступают КМОП, но значительно превосходят БПТ. Время фронта и среза 0,2 ÷ 1,5 vrc/

Область безопасной работы (ОБР) гораздо шире, чем у БПТ по схеме Дарлингтона. Разработаны на 4500 В модули и 1800 А.

IGBT сочетает достоинства двух основных видов транзисторов:

- высокое входное сопротивление, низкий уровень управляющей мощности — от транзисторов с изолированным затвором

- низкое значение остаточного напряжения во включенном состоянии — от биполярных транзисторов.

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.

Преимущества транзистора IGBT перед полевым МОП-транзистором заключается в:

1. Экономия площади кремниевого кристалла,

2. Улучшеные характеристики тока через биполярный коллектор.

3. Управление транзисторами IGBT идентично управлению полевыми МОП-транзисторами. Они имеют подобные характеристики управления затвором, а схема драйвера МОП-транзистора очень хорошо работает и с транзистором IGBT.

Основные недостатки: высокое напряженние насыщения из-за наличия двух последовательных p-n-переходов и то, что он может иметь длинный "хвост" выключения, который добавляется к потерям переключения. "Хвостовые" потери ограничивают частоту переключения до менее, чем 20 кГц.

Основные параметры и характеристики электронных усилителей. Общие сведения. Основные свойства, классификация и структура усилителя. Амплитудно-частотная, амплитудная и фазовая характеристики. Их основные параметры

 

Усилители - устройства, предназначенные для увеличения параметров электрического сигнала (напряжения, тока, мощности).

Усилитель имеет входную цепь, к которой подводится усиливаемый сигнал, и выходную цепь, с которой выходной сигнал снимается и подается в нагрузку.

 

 

 

УПТ – усилитель постоянного тока

УЗЧ – усилитель звуковых частот

УНЧ – усилитель низких частот

УВЧ – усилитель высоких частот

ШПУ – широкополосные усилители

УПУ - узкополосные усилители

Δf = f_в-f_н - полоса пропускания или полоса усиливаемых частот.

 

Основные параметры:

 

 

Основные технические показатели усилителей.

1. Коэффициент усиления.

 

Если коэффициент усиления недостаточен, применяются многокаскадные усилители

 

 

В многокаскадных усилителях общий коэффициент усиления равен произведению коэффици-

ентов усиления каждого каскада.

2. Входное и выходное сопротивление. Эквивалентную схему усилителя можно предста-

вить следующим образом.

 

Задача передачи максимальной энергии от источника сигнала на вход усилителя, а также с

выхода усилителя на нагрузку называется согласованием. Для оптимального согласования

входное сопротивление усилителя должно быть как можно больше, т. е. значительно больше

внутреннего сопротивления источника сигнала, а выходное сопротивление значительно мень-

ше сопротивления нагрузки. Вопросы согласования возникают и в многокаскадных усилите-

лях. Если два усилительных каскада не согласованы между собой по входному и выходному

сопротивлению, то между ними ставится эмиттерный повторитель, имеющий очень большое

входное и малое выходное сопротивление.

3. Выходная мощность и КПД усилителя. Выходная мощность может быть определена по

формуле:

 

Значительно увеличить выходную мощность усилителя нельзя, т. к. при большом выходном

напряжении появляются искажения усиливаемого сигнала за счёт нелинейности характери-

стик усилительных элементов. Поэтому вносится понятие номинальной выходной мощности.

Это наибольшая выходная мощность, при которой сигнал не искажается.

КПД усилителя можно определить по следующей формуле:

 

4. Уровень собственных шумов состоит из следующих составляющих:

· Тепловые шумы при нагревании сопротивлений, ёмкостей.

· Шумы усилительных элементов.

· Шум за счёт пульсаций источника питания.

5. Диапазон усиливаемых частот (полоса пропускания усилителя). Это полоса частот, в

которой выходное напряжение уменьшается не более чем до 0,7 своей максимальной

величины.

6. Искажения усилителя возникают за счёт нелинейности характеристик транзисторов.

Искажения происходят за счёт появления в спектре сигнала высших гармонических составляющих, и характеризуется коэффициентом нелинейных искажений (или коэффициент гармоник).