Energoelektronika

8.1. Energoelektronika

Spis treści

 

      1. Wstęp

      Energoelektronika XXI wieku (ang. power elekcronics) to powszechne stosowane układy elektroniczne o wysokiej sprawności przetwarzania energii elektrycznej (napięcia, prądu, częstotliwości) dla potrzeb urządzeń odbiorczych. Jej definicja według Towarzystwa Energoelektronicznego Amerykańskiego Instytutu Inżynierów i Elektroników (IEEE - PELS) brzmi następująco:
      "Energoelektronika to techniki obejmujące zastosowanie urządzeń elektronicznych, teorii obwodów, metod projektowych oraz nowoczesnych narzędzi analizy w celu wysokosprawnego przetwarzania, sterowania i dopasowywania parametrów energii elektrycznej".

      Za początek rozwoju energoelektroniki uznaje się przełom XIX i XX wieku. Do ważniejszych wynalazków w dziedzinie energoelektroniki należy zaliczyć:
      - Układ prostownikowy ( 1897 r - Graetz)
      - Prostownik rtęciowy (1901 r. - Hewitt Cooper)
      - Tyratron (1923 r. - Langmuir, Hall)
      - Ignitron (1933 r. - Slepian)
      - Tranzystor (1948 r. Bardeen, Brittain, Shockley)
      - Tyrystor SRC (1957 r. - General Electric)
      - Tranzystor mocy (1970 r. (Delco Electronics)
      - Tranzystor GTO 200 V, 50 A (General Electric, USA)
      - TOSHIBA GIANT TRANSISTOR (1975 R. - 300 V, 400 A)
      - Power MOSFET 100 V, 25 A (1978 r. - International Rectifier)
      - Tyrystor GTO 2500 V, 1000 A (1980 r. - (Hitachi, Mitsubishi, Toshiba))
      - Tranzystor IGBT (1985 r. - General Electric, Siemens, Power Compact)
      - Smart Power Dewice (1988 r. - Thomson, firmy japońskie).

      Początek rozwoju energoelektroniki półprzewodnikowej datuje się od wynalezienia w 1948 r. tranzystora. Od tego czasu, wraz ze wzrostem nowoczesnych technologii, zapotrzebowanie na urządzenia elektroenergetyczne stale wzrasta. Opracowano wiele nowych elementów półprzewodnikowych o zdecydowanie większych parametrach prądowych i napięciowych.

▲ do góry

    2. Elementy energoelektroniczne

      Elementy energoelektroniczne służą do przekształcania energii elektrycznej i sterowania jej przepływem. Charakteryzują się wysoką sprawnością energetyczną oraz możliwością niemal dowolnego kształtowania postaci energii elektrycznej dla potrzeb różnego rodzaju odbiorników.
     W układach energoelektronicznych wykorzystuje się następujące elementy:
     1) przyrządy półprzewodnikowe:
         - niesterowane (diody elektroenergetyczne),
         - nie w pełni sterowane (tyrystory SCR, fotorezystory, tyrystory niesymetryczne ASCR, tyrystory wstecznie
           przewodzące RCT, triaki),
         - w pełni sterowane (tranzystory mocy: bipolarne BJT, z izolowaną bramką IGBT, polowe MOSFET, tyrystory
           wyłączalne GTO i MCT),
         - moduły mocy, elementy typu "smart".

    2) elementy bierne:
        - kondensatory napięcia stałego i przemiennego,
        - dławiki rdzeniowe i bezrdzeniowe,
        - transformatory energetyczne i sygnałowe,
        - rezystory,

    3) aparaturę zestykową:
        - przekaźniki,
        - styczniki,
        - wyłączniki prądu przemiennego,
        - wyłączniki szybkie prądu stałego,

      4) bezpieczniki:
         - szybkie prądu stałego (do zabezpieczenia tyrystorów), oraz
         - prądu przemiennego.

     5) Układy elektroniczne realizujące regulację i sterowanie przekształtników:
         - zasilacze,
         - przetwornice,
         - układy mikroprocesorowe,
         - układy analogowe (wzmacniacze operacyjne, człony czasowe, komparatory),
         - układy logiczne i logiki programowej,
         - układy bezpośredniego sterowania bramkowego.

      Przyrządy półprzewodnikowe mocy to elementy energoelektroniczne pracujące jako przyrządy dwustanowe (stan włączenia i wyłączenia). Elementy półprzewodnikowe energoelektroniki scala się w podstawowe fragmenty topologii przekształtników z wykorzystaniem techniki bipolarnej MOS oraz hybrydowej, przystosowane do pracy przy dużych napięciach oraz prądach obciążenia. Do sterowania układów energoelektronicznych stosuje się nowoczesną technikę cyfrową i mikroprocesorową.
      Moc elementów energoelektronicznych wynosi obecnie od kilku do kilkunastu watów w grupie odbiorników o malej mocy, do przekształtników zasilających urządzenie odbiorcze rzędu megawatów w przemyśle.
      W zależności od rodzaju elementy energoelektroniczne wykonane są z wykorzystaniem jednego lub większej liczby złączy półprzewodnikowych p-n (wykazują własności zaworowe).

     6) Elementy energoelektroniczne charakteryzują parametry:
      - elektryczne - opisujące właściwości wynikające z charakterystyk statycznych prądowo - napięciowych
        i odnoszące się do stanów ustalonych,
      - dynamiczne - opisujące właściwości wynikające z czasowych przebiegów napięć, prądów oraz mocy,
        odnoszące się do stanów nieustalonych, związanych głównie ze zjawiskami łączeniowymi, np. komutacją,
      - cieplne - opisujące zdolności danego zaworu do odprowadzania ciepła wynikającego ze strat mocy
        powstających w płytce krzemu ze strukturą półprzewodnikową,
      - mechaniczne i klimatyczne - wyrażające zdolność przyrządu jako funkcjonalnej całości dowytrzymywania
        określonych zjawisk mechanicznych i środowiskowych.

▲ do góry

      3. Diody

      Diody zaliczane są do najprostszych i najczęściej stosowanych elementów energoelektronicznych dwuwarstwowych (dwuelektrodowych). Oprócz typowych zastosowań w układach prostowniczych diody stosowane są praktycznie we wszystkich układach energoelektronicznych jako elementy wspomagające. Rozróżnia się diody: prostownicze konwencjonalne, szybkie, ultraszybkie, lawinowe, Schottky'ego.
      Dioda mocy przewidziana do przewodzenia dużych prądów i wytrzymująca wysokie napięcia wsteczne, ma bardziej złożoną strukturę, zawiera bowiem trzecią warstwę (zubożoną). W celu uzyskania możliwie małego spadku napięcia przy przewodzeniu dużych prądów zwiększa się gęstość domieszkowania warstw (n+ i p +).
      Dioda krzemowa posiada wewnątrz swojej obudowy płytkę krzemową zawierającą złącze p-n. Z zewnątrz diodę przyłącza się do elektrod - anody i katody; cechą charakterystyczną diody mocy jest istnienie pomiędzy obszarem n a obszarem p dodatkowej, słabo domieszkowanej warstwy typu n lub p –, (tzw. warstwy i).
    Dzięki strukturze p - i - n możliwe staje sie przewodzenie przez diodę znacznych prądów, gdyż przy polaryzacji diody w kierunku przewodzenia występuje duża koncentracja nośników w warstwie "i". Natomiast dzięki dużej rezystywności tej warstwy w kierunku zaporowym dioda mocy może wytrzymywać duże napięcia wsteczne. Zakresy napięciowe diod mocy osiągają wartości 80 kV (diody wysokonapięciowe). Maksymalne częstotliwości przełączeń niektórych diod energoelektronicznych (np. Schottky'ego) wynoszą nawet kilka MHz.


Rys. 1a. Symbole i struktury diody
Oznaczenia: a) złącze p-n, b) złącze p-i-n ( n+ lub p +, oznaczają obszary silnie domieszkowane),
c) struktura wewnętrzna diody Schottky'ego.


Rys. 1b. Charakterystyka prądowo-napięciowa diody

      Parametry diod mocy:
      - prąd graniczny w kierunku przewodzenia (w nowoczesnych diodach) wynosi do 5 000 A,
        przy powtarzalnym napięciu wstecznym do 3 000 V.
      - w tzw. diodach szybkich odpowiednio 3 000 A oraz 1 500 V w czasie około 4 μs.

      Diody Schottky'ego budowane są poprzez umieszczenie cienkiej warstwy metalu w bezpośrednim kontakcie ze strukturą półprzewodnikową. Przeważnie warstwa metalu umieszczona jest na warstwie typu n, rzadziej przy warstwie p. Spełnia ona rolę elektrody dodatniej, podczas gdy półprzewodnik pełni rolę katody.
     Cechą charakterystyczną diod Schottky'ego jest niska wartość występującego na nich napięcia przewodzenia (od 0,3 do 0,5 V), co oznacza mniejsze straty w czasie przewodzenia. Złącze metal - półprzewodnik zapewnia małą bezwładność przy przełączaniu ze stanu przewodzenia na zaporowy, co w konsekwencji zapewnia mniejsze czasy przełączania spośród wszystkich diod. Czasy wyłączania (poniżej 0,1 ns) mają wpływ na zmniejszenie się strat mocy w stanach dynamicznych. W porównaniu do diod o złączu p-n diody Schottky'ego mają większą wartość prądu wstecznego.

▲ do góry

      4. Tyrystory

      Rozróżnia się tyrystory: konwencjonalne SCR, niesymetryczne ASCR, przewodzące wstecznie RCT, dwukierunkowe TRIAC, sterowane światłem, zwane fototyrystorami LTT.

Tablica 1. Tyrystory. Symbole graficzne. Charakterystyka

Tablica 2. Tyrystory. Symbole graficzne. Charakterystyka

      Tyrystory są to półprzewodnikowe nie w pełni sterowane przyrządy zaworowe o budowie czterowarstwowej, wyposażone w trzy elektrody: anodę A, katodę K i bramkę G.


Rys. 2a. Czterowarstwowa struktura tyrystora

      Przyrządy te mogą znajdować się w następujących stanach:
      - blokowania (prąd anodowy nie płynie przy dodatnim napięciu między anodą a katodą),
      - zaworowym (prąd anodowy nie płynie przy ujemnym napięciu między anodą a katodą),
      - przewodzenia (prąd anodowy płynie przy dodatnim napięciu między anodą a katodą).


Rys. 2b. Struktura półprzewodnikowa tyrystora

     Przejście tyrystora ze stanu blokowania do stanu przewodzenia uwarunkowane jest dostarczeniem w obszar złącza J3 (Rys. 2b) nośników w ilości wystarczającej do usunięcia bariery potencjału na tym złączu. W tym celu w obszarze warstwy p2 wywołuje się krótkotrwały przepływ prądu w obwodzie bramka G - katoda K (przez złącze J3 spolaryzowane przewodząco). Załączenie tyrystora również może nastąpić w wyniku przekroczenia napięcia przebicia na złączu J2 lub po dostarczeniu w obszar złącza J2 energii jonizującej w postaci światła (fototyrystor). Przejście tyrystora ze stanu przewodzenia do stanu blokowania najczęściej odbywa się przez stan zaworowy.
      Charakterystyczną cechą tyrystora jest możliwość włączenia go, kiedy znajduje sie w stanie polaryzacji w stanie przewodzenia, poprzez podanie impulsu włączającego na jego bramkę. Nie ma natomiast możliwości wyłączenia tyrystora poprzez obwód bramki. Wyłącza się on jedynie w wyniku obniżenia się prądu przewodzenia tyrystora poniżej granicy tzw. prądu podtrzymania tyrystora IH (ang. hold - podtrzymanie), którego wartość podawana jest w danych katalogowych i jest, w porównaniu do prądu znamionowego tyrystora, bardzo mała.


Rys. 2c. Charakterystyka prądowo-napięciowa tyrystora

     Charakterystyka prądowo-napięciowa tyrystora przedstawia zależność prądu płynącego przez anodę w funkcji napięcia panującego między anodą i katodą (Rys. 2c). W kierunku zaporowym charakterystyka tyrystora zbliżona jest do charakterystyki zaporowej diody. Płynący wtedy prąd ma niewielką wartość do granicy, przy której następuje przebicie lawinowe elementu. Tyrystor może wtedy pracować przy napięciu sięgającym 10 kV. Przy polaryzacji dodatniej złącza występują stany: blokowania i i załączenia - przewodzenia tyrystora. Może on wtedy przewodzić prądy o wartości do 3000 A, a występujący na złączu spadek napięcia jest niewielki i wynosi kilka woltów.

▲ do góry

    5. Tranzystory

Tablica 3. Tranzystory. Symbole graficzne. Charakterystyka

      1) Tranzystor bipolarny mocy BJT
      Tranzystory bipolarne mocy BJT (Bipolar Junction Transistor) wykorzystywane w energoelektronice jako łączniki wyłącznie do pracy dwustanowej, Elektrodą sterującą jest w nim baza. W zależności od sygnału sterującego bazy tranzystory tego typu mogą być wprowadzone w stan przewodzenia (nasycenia) o małym spadku napięcia między kolektorem a emiterem (1-2 V) lub w stan blokowania o dużej rezystancji wewnętrznej.
      Stan przewodzenia tranzystorów jest utrzymywany ciągłym (dodatnim dla tranzystorów typu n-p-n) prądem bazy. Impulsem prądowym o kierunku przeciwnym (ujemnym dla tranzystora typu n-p-n) można tranzystor przełączyć ze stanu nasycenia w stan blokowania.
     Tranzystor bipolarny mocy BJT ma strukturę trójwarstwową p-n-p lub n-p-n. Posiada trzy wyprowadzenia: emiter, kolektor oraz bazę - elektrodę sterującą. W większości energoelektronicznych zastosowań baza jest wejściem, kolektor wyjściem, natomiast emiter stanowi wspólny punkt odniesienia dla bazy i kolektora (konfiguracja pracy - wspólny emiter).


Rys.3a. Struktura wewnętrzna tranzystora n-p-n

     Jeżeli obwód wejściowy (bazy) jest rozwarty lub zwarty rezystorem lub baza jest spolaryzowana napięciem ujemnym, tranzystor znajduje się w stanie blokowania. Po doprowadzeniu do bazy dostatecznie dużego prądu sterującego, tranzystor przechodzi w stan przewodzenia (obszar nasycenia).
     W tym stanie przez cały czas płynie prąd bazy iB o wartości zapewniającej utrzymanie stanu nasycenia. W celu szybkiego wyłączenia tranzystora należy zmienić kierunek napięcia baza - emiter (na ujemny). Wówczas po upływie czasu toff następuje przerwanie przepływu prądu kolektora ic.


Rys. 3b. Charakterystyki tranzystora bipolarnego w układzie wspólnego emitera

      Charakterystyki tranzystora BJT dla układu ze wspólnym emiterem przedstawiają jego podstawowe właściwości. Wejściem układu jest złącze baza -emiter, a wyjściem kolektor-emiter. Złącze baza-emiter ma bardzo małą wytrzymałość napięciową. rzędu kilku do kilkunastu woltów.
      Współczynnik wzmocnienia prądowego tranzystora β = Ic/IB, jest niekiedy zbyt mały do niektórych zastosowań. Dla wzmocnienia współczynnika β stosuje się różne układy złożone (np. układ Darlingtona), zawierające dwa lub trzy połączone tranzystory BJT. Monolityczne układy Darlingtona znacznie ograniczają zakresy częstotliwości przełączeń.


Rys. 3c. Układ Darlingtona typu n-p-n

     Wzmocnienie prądowe takiego układu wynosi w zasadzie tyle, ile iloczyn wzmocnień obu tranzystorów. Dioda D1 przyspiesza wyłączanie tranzystora pracującego w głównym obwodzie prądu. Dioda D2 jest stosowana przy tranzystorach pracujących w układach mostkowych.

      Rozróżnia się cztery stany pracy tranzystora bipolarnego:
      - stan odcięcia (zatkania): złączą BE i CB spolaryzowane są w kierunku zaporowym,
      - stan nasycenia: złącza BE i CB spolaryzowane są w kierunku przewodzenia,
      - stan aktywny: złącze BE spolaryzowane jest w kierunku przewodzenia, zaś złącze CB - zaporowo,
     - stan aktywny inwersyjny: złącze BE spolaryzowane jest zaporowo, złącze CB spolaryzowane
       w kierunku przewodzenia (odwrotnie niż w stanie aktywnym).

      W stanie przewodzenia występuje mały spadek napięcia pomiędzy emiterem a kolektorem - wyprowadzeniami tranzystora. Stan nieprzewodzenia charakteryzuje się natomiast dużą rezystancją wewnętrzna złącza. W przypadku włączenia tranzystora sygnałem podanym na bazę - dodatnim dla tranzystora n-p-n, ujemnym dla p-n-p - należy go utrzymywać na niej tak długo, jak długo chcemy aby element przewodził.
      Przełączenie ze stanu przewodzenia do blokowania następuje po przeciwnym spolaryzowaniu bazy (ujemnie dla n-p-n, dodatnio dla p-n-p).

     2) Tranzystor MOSFET
     Tranzystor polowy mocy MOSFET (z ang. Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) jest elementem półprzewodnikowym o strukturze metal-tlenek-półprzewodnik. Jest to struktura czterowarstwowa o naprzemiennie występujących warstwach typu n oraz p składających się na jedną komórkę (Rys. 4a). Pojedynczy tranzystor posiada wiele takich jednakowych komórek połączonych równolegle. Ruch nośników pomiędzy skrajnymi elektrodami: drenem D i źródłem S może być sterowany polem elektrycznym wytwarzanym przez doprowadzenie do elektrody sterującej zwanej bramką G, napięcia elektrycznego względem podłoża B. Bramka jest całkowicie izolowana elektrycznie przez warstwę dwutlenku krzemu (SiO2). Przy wysterowaniu prąd w obwodzie bramki nie płynie.
      Przełączanie tranzystora polowego zarówno w stan przewodzenia, jak i w stan blokowania odbywa się przy bardzo małych stratach w porównaniu z innymi elementami. Straty wydzielane w tranzystorze polowym w procesie przełączania są pomijalnie małe w stosunku do strat w stanie jego przewodzenia. Proces włączania i wyłączania tranzystora polowego przebiega znacznie szybciej niż we wszystkich pozostałych elementach. Dlatego też zakres częstotliwości przełączeń dla tych elementów wynosi ponad 1 MHz.
      Współcześnie wytwarzane tranzystory polowe typu MOSFET mają w większości przypadków strukturę DMOS (Double-diffused MOS), która umożliwia uzyskanie większych gęstości prądu i wyższe napięcia pracy niż to było możliwe przy stosowaniu innych technologii.


Rys. 4a. Struktura wewnętrzna tranzystora MOSFET

      Tranzystory polowe z izolowaną bramką mogą być bez problemów łączone równolegle. Sposób łączenia przedstawiono na rysunku 4b. Równolegle połączone tranzystory będą się wzajemnie stabilizować. Jeżeli przykładowo tranzystor T1 będzie miał przy tej samej temperaturze niższą rezystancję w stanie włączenia RDS(on) niż T2 to płynący przez niego prąd będzie większy (przy założeniu tego samego napięcia UDS). Spowoduje to wzrost temperatury złącza T1 wraz z jego rezystancją oraz zmniejszenie wartości prądu płynącego przez T1.


Rys. 4b. Sposób równoległego łączenia tranzystorów MOSFET

     Przy łączeniu równoległym wymaga się, aby tranzystory T1 i T2 były sterowane tym samym napięciem, przy zapewnieniu dopływu do bramek tego samego prądu. Nie wskazane jest bezpośrednie łączenie bramek. Należy skorzystać z osobnych tranzystorów. Dodatkowo trzeba pamiętać o symetrii doprowadzeń. Rezystory o niewielkiej wartości powinny zostać przyłączone szeregowo z bramką każdego z tranzystorów, aby zmniejszyć ryzyko powstania szkodliwych oscylacji.


Rys. 4c. Charakterystyki wyjściowe tranzystora MOSFET z kanałem n

      Charakterystyki wyjściowe tranzystora unipolarnego MOSFET obrazują zależność prądu drenu ID od napięcia dren-źródło UDS przy napięciu bramka-źródło UGS o różnych wartościach. Tranzystor znajduje się w stanie blokowania gdy napięcie bramka-źródło jest niższe od napięcia progowego UGS= 0. Napięcie dren - źródło nie może być większe niż wartość UDSp, przy której następuje przebicie lawinowe złącza dren - podłoże, związane z wydzielaniem dużych strat mocy i cieplnym uszkodzeniem tranzystora. Przy napięciach sterujących UGS > UDS punkt pracy tranzystora MOSFET przechodzi w obszar rezystancyjny charakterystyk wyjściowych.

      3) Tranzystor IGBT
      Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką IGBT są elementami trójkońcówkowymi, sterowanymi napięciowo, przy przepływie prądu między kolektorem a emiterem przy udziale mniejszościowych i większościowych nośników ładunków. Posiadają właściwości tranzystorów zarówno bipolarnych BJT, jak i unipolarnych MOSFET.
     Struktura tranzystora IGBT powstała jako modyfikacja struktury tranzystora polowego mocy MOSFET przez dodanie warstwy buforowej n+ i podłoża p+ , Obszar n+ jest jest bazą tranzystora p-n-p. Sygnały sterujące są doprowadzane do do bramki tranzystora MOS, a struktura bipolarna przewodzi prąd obciążenia.
      Tranzystory IGBT mają zwykle budowę komórkową, dzięki czemu jest możliwe sterowanie większymi mocami i uzyskuje się w stanach dynamicznych bardziej równomierny rozkład prądu w strukturze elementu. Tranzystory IGBT dopuszczają większe gęstości prądu w porównaniu z tranzystorami bipolarnymi i polowymi mocy. Spadek napięcia na tranzystorach z izolowaną bramką i w tranzystorach BJT ma wartość zbliżoną, lecz jest znacznie mniejszy niż w tranzystorach polowych mocy.
     Bramka tranzystora IGBT (podobnie jak w tranzystorze MOSFET) jest elektrycznie izolowana przez cienką warstwę SiO2. Warstwa ta może ulec uszkodzeniu, jeśli napięcie bramka - emiter jest wyższe od 20 V. Dla ochrony stosuje się dwie diody Zenera przyłączone do wejścia tranzystora IGBT. Dla zabezpieczenia przed przekroczeniem dopuszczalnych wartości napięcia kolektor-emiter, stosuje sie odpowiednio dobrane układy tłumiące przepięcia (np. rezystory i pojemności lub rezystory, pojemności i diody).


Rys. 5a. Struktura złączowa tranzystora IGBT

      Oznaczanie IGBT: podobnie jak tranzystora bipolarnego n-p-n, w którym emiter oznaczony jest jako kolektor, a połączenie kolektora i drenu nosi nazwę emitera. Przekrój poprzeczny tranzystora IGBT z kanałem typu n został pokazany na rysunku 5a.
      Baza elementu sterowanego prądowo (bipolarnego) jest zasilana przez źródło sterowanego napięciem elementu polowego (unipolarnego). Emiter zaś jest wspólny z drenem. Taka konstrukcja wynika z potrzeby dla której skonstruowano ten element przełączający, czyli do napięciowego włączania i wyłączania dużych mocy (rzędu kilkuset kilowatów) przy częstotliwości pracy kilkudziesięciu kHz. Obecnie tranzystory IGBT pracują z częstotliwością rzędu 30 kHz, wytrzymują napięcia przebicia do 6 kV i sterują przepływem prądów rzędu 1 kA.
      Do zalet tego typu tranzystora należy zaliczyć łatwość sterowania przepływem dużego prądu za pomocą zmiany potencjału izolowanej bramki oraz mniejsze straty mocy przy pracy impulsowej niż w tranzystorze bipolarnym. Zasadę działania tranzystora IGBT przedstawia schemat zastępczy na rysunku 5b.


Rys.5b. Schematy zastępcze tranzystora IGBT:
a) uproszczony schemat z tranzystorem p-n-p,
b) z uwzględnieniem pasożytniczej struktury tyrystorowej

Oznaczenia: Rd - Rezystancja obszaru dryftu, Rp - Rezystancja podkładu.

      Sposób połączenia tranzystora IGBT na schemacie zastępczym przypomina tranzystor bipolarny Darlingtona. Tranzystor MOSFET steruje bazą tranzystora bipolarnego p-n-p zapewniając szybkie przechodzenie od stanu blokowania do stanu przewodzenia i na odwrót. Jednakże w odróżnieniu od układu Darlingtona w tranzystorze IGBT największa część prądu drenu płynie przez kanał tranzystora MOSFET.
     Stan blokowania IGBT występuje gdy napięcie między bramką a źródłem jest niższe od wartości progowej, znanej z tranzystora MOSFET. przyłączone napięcie dren-źródło powoduje przepływ bardzo małego prądu upływu. Kiedy napięcie bramka-źródło przekroczy wartość progową tranzystora MOSFET struktury IGBT to zaczyna on przewodzić - płynie prąd drenu określony napięciem kolektor-emiter oraz wartością napięcia sterującego.


Rys. 5c. Charakterystyki prądowo-napięciowe tranzystora IGBT

      Charakterystyka wyjściowa tranzystora bipolarnego IGBT (Rys. 5c) przedstawia zależność między prądem drenu (kolektora) IC a napięciem dren-źródło (kolektor-emiter) UCE przy różnych napięciach UGE, uzupełniona charakterystyką sterowania, czyli zależnością prądu drenu (kolektora) od napięcia bramka-źródło (bramka-emiter) wyznaczona dla małych wartości napięć UCE.

▲ do góry

Menu serwisu