přednáška 9

Ω . 8 A = 4,4 V
P
ON
= U
DSON
. I
Dmax
= 4,4 V . 8 A = 35,2 W
Bipolární tranzistor : U
CES
= 1V
P
ON
= U
CES
. I
C
= 1 V . 8 A = 8 W
FET - menší dynamické ztráty, R
DSON
roste s U
DSmax
BT - menší vodivostní ztráty při napětí věším než cca 100 V
Řešení – Tranzistor IGBT
FEKT VUT v Brně ESO / P9 / J.Boušek 18
Struktura VDMOS
Emitor BT
Tranzistor IGBT
PNP bipolární tranzistor
VDMOS řídí proud báze
BT nemůže být v saturaci !!!!
Problém: Vypnutí I
B
!!
Tyristor – možnost
samovolného sepnutí !!!

UMEL FEKT VUT V BRNĚ J.Boušek / Elektronické součástky / P9
4

FEKT VUT v Brně ESO / P9 / J.Boušek 19
Vypnutí tranzistoru IGBT
Nosiče akumulované v přechodu BE nemohou být odvedeny:
- proud I
D
po vypnutí neklesne na nulu
- koncentrace akumulovaných nosičů se zmenšuje jen rekombinací
-I
D
e se exponenciálně zmenšuje po dobu 0,1µs ÷ 1µs
Zavedení rekombinačních center do báze:
- zmenšení proudového zesilovacího činitele β
-je zapotřebí větší proud I
B
- na VDMOS bude větší úbytek ( = větší vodivostní ztráty IGBT)
Řešení :
Tranzistory se vyrábí ve skupinách podle doporučeného f
MAX
.
FEKT VUT v Brně ESO / P9 / J.Boušek 20
Typy tranzistorů IGBT
Podle doporučeného f
MAX
- S (standard) ; f
MAX
≈ 3 kHz, U
DS
≈ 1,5 ÷ 1,8 V (pro U
DSMAX
= 600V)
- F (fast) ; f
MAX
≈ 10 kHz, U
DS
≈ 1,8 ÷ 2,0 V (pro U
DSMAX
= 600V)
- U (ultrafast) ; f
MAX
> 10 kHz, U
DS
≈ 2,0 ÷ 2,2 V (pro U
DSMAX
= 600V)
Podle zapojení v obvodu
- bez paralelní diody
- s integrovanou paralelní diodou
- 600 V ;(900V); 1,2kV; 1,7kV; 3,3kV; 4.5kV; 6,5kV (!!)
- 10A ÷ 2400A
FEKT VUT v Brně ESO / P9 / J.Boušek 21
Řízení tranzistorů FET a IGBT
C
GD
– závislá na U
DG
(≈ U
DD
)
-před sepnutím se musí vybít
- vybíjí se přes obvod hradla
- náboj ≈ 10
1
nC
C
GS
(≈ nF)
- musí se nabít na U
GS
≈ 12 V
- náboj ≈ 10
1
nC
FEKT VUT v Brně ESO / P9 / J.Boušek 22
Řízení tranzistorů FET a IGBT
Tranzistor se otevře až při prahovém napětí
Vybíjení kapacity C
GD
U
DS
klesá
Tranzistor převzal proud zátěže
U
GS
roste až po vybití C
GD
FEKT VUT v Brně ESO / P9 / J.Boušek 23
Řízení tranzistorů FET a IGBT
Příklad: Orientační výpočet řídícího proudu
Uvažujeme pouze nabíjení C
GS
≈ 1nF (U
DS
≈ 0)
U
GS
= 12 V ∆t = 100 ns

GS
G
U
It
U
Q
C
∆
∆
=
∆
∆
=
.

mAA
t
CU
I
GS
G
12012,0
10.100
10.1.12.
9
9
===
∆
∆
=
−
−
Pro U
DS
>> 0 se I
G
zvětší podle velikosti U
DS
(≈ U
DD
)
I
G
≈ (120 ÷ 300) mA
FEKT VUT v Brně ESO / P9 / J.Boušek 24
Vstupní impedance tranzistorů FET

fC
X
C
π2
1
=
FET: ∆U
GS
>1V ∆I
G
≈ 10 mA
BT: ∆U
BE
10 MHz jsou výhodnější bipolární tranzistory !!!!!!!!!!!!!
Výkonový tranzistor : (C
GS
+ C
GD
) ≈ 10
-10
F (100 pF)
Ω≈===
−−
16010.159,0
10.28,6
1
10.1.10.10.28,6
1
3
3106C
X
Pro f ≈ 10 MHz :
UMEL FEKT VUT V BRNĚ J.Boušek / Elektronické součástky / P9
5