I roto i te ao o te hikohiko hiko hou, he mea nui te kaha, te whakahaere, me te pono. Mai i nga waka hiko ki te miihini ahumahi, nga punaha hiko hou ki nga taputapu a nga kaihoko, ko te whakahaerenga hiko e whakaatu ana i te angitu o nga punaha hiko. Kei te ngakau o tenei mana kaha kei te takoto tetahi taputapu semiconductor taketake: te Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT ranei. Ahakoa ehara i te mea hou, Kei te whanake tonu nga IGBT me te rangatira i nga tono e tika ana kia kaha te kaha me te whakawhiti pai.
He Piriti i waenganui i nga Hangarau e rua
Ko te Ko te IGBT e kiia ana he ranu o nga hangarau transistor e rua: te MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) me te BJT (Bipolar Junction Transistor). Ko nga MOSFET e mohiotia ana mo o raatau tere whakawhiti tere me te whakahaere ngaohiko, engari ko nga BJT he pai ki te whakahaere i te waa teitei me te iti o te ngaohiko i runga i te whenua, ahakoa e hiahia ana ratou ki te taraiwa. Ka whakakotahihia e te IGBT te ngawari o te taraiwa o te kuaha o te MOSFET me te kaha whakahaere o naianei o te BJT, ka hangaia he taputapu e toru-waahanga e whakahaerea ana te ngaohiko engari kua arotauhia mo nga ahuatanga kaha-kaha.
I runga i te hanganga, ka hangaia he IGBT ki runga i te hoahoanga-wha-papahanga hikohiko-te nuinga P+ – N− – P – N+. Ko te hiko o te kuaha o runga ka hangaia he hanganga MOSFET e whakahaere ana i te hongere kawe i waenga i te kaipatu me te rohe turanga o raro, ka noho hei turanga mo te transistor PNP parasitic. Ko te tikanga whakahaere kei roto i te keeti, engari ko te huarahi kawe matua ka whai hua mai i te whanonga werohanga o te BJT. Ko tenei whakaritenga ahurei ka taea e te IGBT te huri me te iti o te taraiwa o te kuaha i te wa e tutuki tonu ana nga mate whakaheke i nga taumata teitei o naianei.
Nga Tikanga Mahi i roto i nga Tikanga Mahi
Kia mohio ai koe me pehea te mahi a te IGBT i roto i nga ara iahiko o te ao, whakaarohia he kaitahuri hiko angamaheni i roto i te punaha taraiwa hiko. I te wa e mahi ana, ka huri te IGBT kia rere te naianei i roto i nga awhiowhio motoka, ka whakawetohia kia haukotia te rere, ka hangaia nga tohu whakahuri-whanui (PWM) e whakahiato ana i nga ahuatanga ngaru AC mai i te pahi DC.
Ina tukuna he ngaohiko pai ki te kapeka kuaha e pa ana ki te kaipatu, ka puta he paparanga hurihuri i raro i te waikura kuaha, ka taea te rere irahiko i roto i te hongere MOS. Ma tenei ka tuwhera te ara mo te werohanga poka mai i te kaikohi ki roto i te rohe pahekeheke—he tikanga o te taputapu bipolar. Ko tenei werohanga utu ka tino whakaiti i te parenga o te rohe paheke, he iti ake te heke o te ngaohiko i runga i te kawanatanga i te MOSFET rite, ina koa i nga ngaohiko kei runga ake i te 400V.
Heoi, ka tangohia te ngaohiko kuaha, ka kati te hongere, ka weto te taputapu. Na te mea kua penapena te utu i roto i te rohe pahekeheke (mai i te werohanga poka o mua), ka roa te roa e kiia nei ko te 'te wa hiku,' e tohu ana i te ahua o te IGBT. Ka taea e tenei hiku te arahi ki te huri i nga mate me te pokanoa electromagnetic (EMI) ki te kore e tika te whakahaere. He maha nga wa ka whakatauhia e nga miihini na roto i nga iahiko snubber, i nga topology whakawhiti ngawari, ma te whakamahi ranei i nga hanganga IGBT matatau penei i nga momo Field-Stop, Trench ranei e whakaiti ana i nga paanga o naianei o te hiku.
Nga Whakawhitiwhiti me nga Whakaaro Hangarau
Ko tetahi o nga mea tino nui o te mahi me nga IGBT ko te mohio ki o raatau mahi hokohoko. Ki te whakatauritea ki nga MOSFET, ko nga IGBT te nuinga ka iti ake te whakahekenga o te kawe i nga ngaohiko teitei, engari he puhoi ake o raatau tere whakawhiti, a ka mate ratou i nga ngaru hiku e piki ake ai nga mate hurihanga. Na reira, he iti noa te whakamahi i nga IGBT i roto i nga tono tere-nui penei i nga taputapu hiko aratau-whakawhiti (SMPS) e mahi ana i runga ake i te 100 kHz. Engari, ka whiti ratou i roto i nga waahi iti-tere, i nga taiao-kaha-nui-te nuinga o te 1 kHz ki te 20 kHz-i reira ka nui ake o raatau hua ki nga huringa puhoi.
Ko te mahi wera tetahi atu take hoahoa matua. Na te mea ka taea e nga IGBT te kawe i nga rau amperes me te aukati i nga mano o nga volts, me whakakore te wera nui. He mea nui te whakahaere waiariki—ma te totohu wera, te hau kaha, me te whakamatao wai ranei i roto i nga waahanga hiko teitei. He maha nga wa ka whakauruhia e nga hoahoa hurihuri nga waahanga IGBT me nga pūoko pāmahana me nga iahiko whakamarumaru hei aukati i te rere waiariki, te kore ranei na te ara iahiko poto.
I tua atu, he maha nga wa kei roto i nga waahanga IGBT hou nga diodes freewheeling e hono ana i roto i te anti-parallel ki ia IGBT. Ko enei diodes e whakahaere ana i te waa i te wa o te huringa whakawhiti i roto i nga kawenga arataki penei i nga motuka. Me whai whakaaro ano o raatau whanonga whakaora whakamuri i roto i nga ahuatanga whakawhiti tere, na te mea ka pa ki te kaha me te whakapouri i te IGBT i te wa e huri ana.
Nga tono mo te ao me te whakauru
Ko nga IGBT kei te uho o nga taraiwa motuka, ina koa i roto i nga puku rereke-auau (VFDs) e whakamahia ana i roto i nga mahi miihini. Ka taea e ratou te whakahaere tika mo te tere motuka me te taipana, ka nui te penapena hiko me te oranga o nga taputapu. I roto i nga waka hiko, ka hangaia e nga IGBT te tuara whakawhiti o nga kaitahuri hiko, te whakahaere i te rere hiko mai i te pākahiko ki te motuka hiko me te tino pai. Ka taea e te kaitahuri EV kotahi te whakamahi i nga IGBT maha e huri ana i te tekau kirowaati me te mano o nga volts.
I roto i te kaha whakahou, penei i nga punaha photovoltaic me te hau, ka whakahaerehia e nga IGBT te huringa DC-AC e hiahiatia ana mo te hototahi matiti. He maha nga wa ka whakamahia e te hunga hurihuri taumata-maha nga IGBT i roto i nga whirihoranga cascade hei whakaiti i nga ngaronga whakawhiti me te whakapai ake i te kounga ngaru ngaohiko. He mea nui ano enei taputapu ki te tuku ngaohiko teitei DC (HVDC), he mea nui te whai hua mo nga tawhiti tawhiti. Ko te pono, te pakari o te waiariki, me te kaha whakawhiti o nga IGBT e tino pai ana mo enei taiao-nui.
Ahakoa i roto i te hikohiko kaihoko, ka whai hua nga IGBT. Ka whakamahia e nga kai tunu tunu, nga oumu ngaruiti, me nga miihini HVAC nga IGBT mo te whakahaere hiko pai me te urupare. Ahakoa ka whakawhirinaki pea nga taputapu hiko iti ki nga MOSFET, ka whai hua nga tono o naianei mai i te pai me te ngawari o nga IGBT.
Te ahunga whakamua o te Hangarau me nga ia kei te heke mai
Te whanaketanga o Kei te haere tonu te hangarau IGBT ki te whakatika i te maha o ona here tuku iho. Ko te whakawhanaketanga o Trench IGBTs, e whakamahi ana i nga hanganga kuaha poutū hei whakanui ake i te kiato o te hongere me te whakaiti i nga mate tuku, kua pai ake te hokohoko i waenga i te tere whakawhiti me te pai. I tenei wa, ko nga IGBT Whakamutua-a-puru, ka whakaurua he paparanga doped motuhake e pehi ana i te waa o te hiku me te whakarei ake i te mahi whakawhiti.
I tua atu, kei te neke te ahumahi ki nga waahanga IGBT e whakauru ana i nga maramara maha me nga taraiwa kuaha, nga tohu pāmahana, me te arorau whakamarumaru ki roto i te kete kiato kotahi. Ko enei waahanga ka whakaiti i te uaua o te hoahoa me te whakapai ake i te pono o te punaha.
Kei te piki ake ano te whakataetae i waenga i nga IGBT me nga SiC (Silicon Carbide) MOSFET, ina koa ki nga tono kei runga ake i te 1,200 volts. Ko nga taputapu SiC he tere ake te whakawhiti, he iti ake te ngaronga, me nga rohe wera teitei, ahakoa he utu nui ake. Ko nga IGBT e tika ana kia mau tonu te mana ki waenga ngaohiko (600–1700V) kei reira te aro nui o te utu, i te wa e kaha haere ana nga semiconductors whanui-bandgap i nga wahanga o te maakete i roto i nga waahanga mahi tino-nui.
Whakamutunga
Ko te Insulated Gate Bipolar Transistor e tohu ana i tetahi o nga tauira tino angitu o te miihini semiconductor i roto i te waahanga hiko hiko. Na roto i te whakakotahi i te mana o te kuaha e pa ana ki te ngaohiko o nga MOSFET me te whakahaerenga o naianei, iti-mate o nga BJT, ka tukuna e nga IGBT tetahi otinga ahurei me te kaha mo te whakahaere hiko i roto i nga tono maha.
Ko ta raatau mahi ki te hikoi waka, ki te whakapai ake i te pai o te ahumahi, me te whakaahei i te whakakotahitanga o te hiko hou e kore e taea te whakahua. I te wa e tipu haere ana te hiahia mo nga punaha hiko ma, whai hua me te mohio, ka tipu tonu nga IGBT, ka mau tonu to raatau whai take i te wa e noho tahi ana me nga hangarau hou.
Ko te mohio ki nga IGBT ehara i te mea he maarama ki te mahi o te hikohiko hou engari ka whakatuwhera i te kuaha ki te hoahoa i nga reanga o muri mai o nga punaha hiko-maamaa. Ahakoa he akonga koe, he miihini, he kaikawe hangarau ranei, ko te maioha ki nga maataapono me nga whakamahinga o nga IGBT te mea matua ki te mohio ki nga hanganga e kaha ana to tatou ao.
