A Diotec hétmérföldes lépése a diódákról az IGBT-technológiáig
A Diotec túllépett a diódákon, és most MOSFET-eket, IGBT-ket és SiC-tranzisztorokat kínál. A termékcsalád legújabb tagjai, az IGBT tranzisztorok TO-247-3 és TO-247-4 tokozással kaphatók, melyek 650 V-nál akár 75 A-ig, 1 350 V-nál pedig akár 40 A-ig teszik lehetővé a kapcsolást 100 °C-os chip-hőmérsékletnél. 2025-re a vállalat 650 V mellett 115 A-es, 1200 V mellett pedig 100 A-es névleges értékű kapcsolást támogató IGBT-k piacra dobását tervezi.
Az IGBT cellaszerkezete
Az alábbi 1. sz. ábra egyetlen IGBT-cella keresztmetszetét mutatja, amely egy vertikális árokkaput és egy field-stop réteget tartalmaz, amely hatékonyabban oltja ki az elektromos mezőt a chipen belül. A cella szélessége általában 2–10 μm. A szilícium IGBT-chip több millió ilyen cellát tartalmaz, ezáltal több száz amperes áramerősségek kapcsolására is alkalmas. 650 V-os feszültség kapcsolásához az IGBT-chip tipikus vastagsága 65 és 75 μm között van.
Az n– az enyhén adalékolt n-típusra, az n a normál adalékolásra, az n+ pedig az erős adalékolásra utal. Ugyanez vonatkozik a p-típusú félvezetőkre is.
Az 1. sz. ábrán látható IGBT-hez egy antiparallel dióda is könnyen hozzáadható. Az alsó p+ régió a kollektorhoz kapcsolódó, váltakozó p+ és n+ területekre osztódik, p+, p–, n–, n és n+ szerkezetű diódát képezve.
IGBT-vel egyenértékű áramkör
Az Rd az n– drift-tartomány ellenállását, míg az Rb a p– és p+ régiók összellenállását képviseli.
A művelet egyszerű: a kapu (G) és az emitter (E) közötti pozitív feszültség bekapcsolja a MOSFET Q1-et, és aktiválja a Q2 PNP tranzisztort. Az IGBT egy Q3 parazita NPN tranzisztort is tartalmaz.
Egy nagyon nagy emitteráram elvileg nagy feszültségesést okozhat az Rb-n, ami aktiválhatja a Q3 parazita NPN tranzisztort. Ha ez megtörténik, a Q2 PNP tranzisztor aktív marad (reteszelve), és a MOSFET Q1 kikapcsolása nem állítja le a működését, ami túlmelegedéshez és az IGBT meghibásodásához vezethet. A modern IGBT-k ezt az adalékolási szintek és a régiók geometriájának optimalizálásával kerülik el.
3 vs. 4-tűs tokozás
Az IGBT-chip bond-vezetékekkel csatlakozik a tokozáshoz, ezeknek – mint minden vezetőnek – ellenállásuk és induktivitásuk van. A tokozás vezetékei tehát további ellenállást és induktivitást visznek az áramkörbe. A kapcsolások során az áramerősség gyors változásai feszültséget generálnak az induktivitáson (Ve = L*di/dt), amely hatással van a kapu-emitter feszültségére (Vge). Bekapcsoláskor érvényes, hogy Vge = Vg – Ve, ami lelassítja a bekapcsolási folyamatot, és növeli a kapcsolási veszteségeket. De a kikapcsolásra is érvényes, hogy Vge = Vg + Ve, ami lelassítja a kikapcsolás folyamatát, tovább növelve a veszteségeket.
A 4 tűs TO-247-4L tokozásnál az emitter egy extra bond-vezetékkel és huzallal van ellátva. Az IGBT vezérlője a kaput (G) és az extra vezetéket köti össze. Mivel a vezérlő árama sokkal kisebb, mint az IGBT által kapcsolt áram, az extra vezeték induktivitása sokkal kisebb hatással van a Vge-re.
Diotec IGBT
A Diotec jelenlegi IGBT termékcsaládja árokkapu-fieldstop szerkezettel és antiparallel diódákkal rendelkezik.
Ezek az IGBT-k összesen három, S, M és F betűkkel jelölt sebességkategóriában állnak rendelkezésre:
- S – 20 kHz-ig (reSonant, azaz rezonáns kapcsolás)
- M – 50 kHz-ig (Medium, azaz közepes sebességű kapcsolás)
- F – 100 kHz-ig (Fast, azaz gyors kapcsolás).
A Diotec jelenleg összesen 7 IGBT modellel rendelkezik, de a tervek szerint hamarosan 17 új IGBT-t ad ki, és a közeljövőben az SMD-tokozású IGBT-k is megjelennek.
Felhasználási területek
- Indukciós fűtés – főzőlapokhoz és ipari célokra (S)
- Motoros meghatások inverterei – elektromos járművekhez és készülékekhez (F)
- Napenergia-inverterek (M)
- Szünetmentes tápegységek (UPS) (M)
- Pozitív hőmérsékleti együtthatós (PTC) fűtőrendszerek (M)
- Teljesítménytényező-korrekció (PFC) (F)
- Hegesztőgépek (F, M)
Fedezze fel projektjei számára a Diotec diódák és tranzisztorok közvetlenül raktárkészletünkről elérhető széles választékát! Ha egyéb, specifikus komponenseket keres, számunkra nem gond további termékek kiváló feltételekkel való beszerzése közvetlenül a gyártótól.
Visszajelzése segít abban, hogy valóban hasznos tartalmakat készítsünk olvasóink számára. Értékelje a fenti információkat, járuljon hozzá egy jelképes összeggel ehhez a cikkhez!
Ha bármilyen kérdése vagy észrevétele van, forduljon hozzánk bizalommal. Még egyszer köszönjük az idejét és a bizalmát.
További információkra vagy műszaki tanácsra van szüksége a megfelelő Diotec termék kiválasztásához? További kérdése vagy kérése van? Vegye fel velünk a kapcsolatot, és mi szívesen segítünk!
Önnek is tetszenek cikkeink? Ne maradjon le egyről sem! Nem kerül erőfeszítésébe, mi eljuttatjuk Önhöz.
