Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ)




Биполярные транзисторы этого типа выполнены как сочетание входного униполярного (полевого) транзистора с изолированным за­твором (ПТИЗ) и выходного биполярного n-p-n-транзистора (БТ). Имеется много различных способов создания

таких приборов, однако наибольшее распростране­ние получили приборы IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), в которых удачно сочетаются особенности полевых транзисторов с вертикальным каналом и допол­нительного биполярного транзистора.

При изготовлении полевых транзисторов с изолированным затвором, имею­щих вертикальный канал, образуется паразитный биполярный транзистор, кото­рый не находил практического применения. Схематическое изображение такого транзистора приведено на рис. 3.7 а. На этой схеме VT— полевой транзистор с изолированным затвором, T1 — паразитный биполярный транзистор, — по­следовательное сопротивление канала полевого транзистора, R2 — сопротивле­ние, шунтирующее переход база-эмиттер биполярного транзистора T1. Благодаря сопротивлению R2 биполярный транзистор заперт и не оказывает существенного влияния на работу полевого транзистора VT. Выходные вольт-амперные характеристики ПТИЗ, приведенные на рис.3.7 6, характеризуются крутизной S и сопротивлением канала .

Структура транзистора IGBT аналогична структуре ПТИЗ, но дополнена еще

одним p-n-переходом, благодаря которому в схеме замещения (рис. 3.7 в) появляется еще один p-n-p-транзистор T2.

 

 

Образовавшаяся структура из двух транзисторов Т1 и Т2имеет глубокую внутреннюю положительную обратную связь, так как ток коллектора транзисто­ра T2 влияет на ток базы транзистора T1, а ток коллектора транзистора T1 определяет ток базы транзистора T2. Принимая, что коэффициенты передачи тока эмиттера транзисторов T1 и T2 имеют значения и соответственно, найдем и . Из последнего уравнения можно опре­делить ток стока полевого транзистора

(3.9)

Поскольку ток стока Iс ПТИЗ можно определить через крутизну S и напряже­ние , на затворе определим ток IGBT транзистора

(3.10)

где — эквивалентная крутизна биполярного транзистора с изо­лированным затвором.

Очевидно, что при эквивалентная крутизна значительно превышает крутизну ПТИЗ. Регулировать значения и можно изменением сопротивлений R1 и R2 при изготовлении транзистора.

На рис. 3.7 г приведены вольт-амперпые характеристики IGBT транзистора, которые показывают значительное увеличение крутизны по сравнению с ПТИЗ. Так, например, для транзистора BUP 402 полу­чено значение крутизны 15 А/В.

Другим достоинством IGBT транзисторов является значительное снижение последовательного сопротивления и, следовательно, снижение падения напряже­ния на замкнутом ключе. Последнее объясняется тем, что последовательное со­противление канала R2 шунтируется двумя насыщенными транзисторами T1 и T2, включенными последовательно.

 

Условное схематическое изображение БТИЗ приведено на рис. 3.8. Это обо­значение подчеркивает его гибридность тем, что изолированный затвор изобра­жается как в ПТИЗ, а электроды коллектора и эмиттера изображаются как у биполярного транзистора.

Область безопасной работыБТИЗ подобна ПТИЗ, т. е. в ней отсутствует уча­сток вторичного пробоя, характерный для биполярных транзисторов. На рис. 6.13 б

приведена область надежной (безотказной) работы (ОБР) транзистора типа IGBT с максимальным рабочим напряжением 1200 В при длительности им­пульса 10 мкс.

Поскольку в основу транзисторов типа IGBT положены ПТИЗ с индуцированным каналом, то напряжение, подаваемое на затвор, должно быть больше порогового напряжения, которое имеет значение 5...6 В.

Быстродействие БТИЗ несколько ниже быстродействия полевых транзисто­ров, но значительно выше быстродействия биполярных транзисторов. Исследова­ния показали, что для большинства транзисторов типа IGBT времена включения и выключения не превышают 0,5... 1,0 мкс.

 

 

Контрольные вопросы

1. Расскажите об устройстве полевого транзистора с n-p -переходом.

2. Расскажите о принципе управления током в полевом транзисторе.

3. Нарисуйте выходные характеристики полевого транзистора с n-p -переходом. Расскажите о характерных областях характеристик.

4. Как устроен полевой транзистор МДП -типа?

5. Расскажите о дифференциальных параметрах полевых транзисторов.

 

 







Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 1042. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.003 сек.) русская версия | украинская версия