IGBT

IGBT là viết tắt của từ Insulated Gate Bipolar Transistor, có thể dịch thành transistor lưỡng cực với cổng cách điện.

Igbt là gì?

Transistor IGBT là một thiết bị chuyển mạch bán dẫn có ba cực, được sử dụng để chuyển mạch nhanh ở tần số cao và có thể chịu tải được dòng điện ở cường độ lớn.

Cấu trúc của Igbt

IGBT là sự kết hợp giữa BJT (Transistor lưỡng cực) và MOSFET (Transistor hiệu ứng trường kim loại - oxit bán dẫn). Do vậy Igbt có các đặc tính của transistor lưỡng cực, nhưng điện áp được điều khiển giống như MOSFET.

Khác nhau giữa Igbt và thyristor

Do cả hai loại linh kiện Igbt và thyristor đều được sử dụng trong các dòng điện có năng lượng cao, cùng với hình dáng giống nhau nên thường bị nhầm lẫn. Tuy nhiên, chúng lại hoàn toàn khác nhau:

• IGBT có 3 cực: cực thu, cực phát và cổng. Còn thyristor có 3 cực: cực dương, cực âm và cổng
• Cổng của IGBT cần dòng điện liên tục để kích hoạt, trong khi thyristor thì chỉ cần một dòng điện kích hoạt 1 lần
• IGBT là một loại transistor, còn thyristor giống như 2 transistor được kết nối với nhau

Các loại Igbt

IGBT được chia làm 2 loại chủ yếu: PT-IGBT (Punch through IGBT) và NPT- IGBT (Non-punch through):

• PT-IGBT: Bộ thu là một lớp P + được pha tạp nhiều, có breakdown voltage ngược nhỏ hơn breakdown voltage thuận
• NPT-IGBT: Bộ thu là một lớp P pha tạp nhẹ, có breakdown voltage ngược bằng breakdown voltage thuận

Ưu điểm, nhược điểm của Igbt

IGBT có những ưu điểm của cả BJT và MOSFET, nhưng có giá thành cao hơn.

Ưu điểm của IGBT:

• Có khả năng xử lý điện áp và dòng điện cao
• Có trở kháng đầu vào rất cao
• Có khả năng chuyển đổi cường độ dòng điện rất cao với điện áp rất thấp
• Được điều khiển bằng điện áp, không có dòng điện đầu vào và tổn thất đầu vào thấp
• Có thể dễ dàng bật bằng cách đặt điện áp dương và tắt bằng cách đặt điện áp bằng không hoặc hơi âm
• Có điện trở ở trạng thái bật rất thấp
• Có mật độ dòng điện cao, cho phép kích thước chip nhỏ
• Có mức tăng công suất cao hơn cả BJT và MOSFET
• Có tốc độ chuyển mạch cao hơn BJT

Nhược điểm của IGBT:

• Có tốc độ chuyển mạch thấp hơn MOSFET
• Không thể chặn điện áp ngược cao hơn
• Giá thành cao hơn BJT và MOSFET

Ứng dụng của Igbt

IGBT được ứng dụng trong bộ khuếch đại servo motor drive, bộ nguồn không điều chỉnh (UPS), bộ chuyển mạch nguồn (SMPS), biến tần (inverter), ...

Do đặc tính đóng cắt nhanh ở tần số cao, IGBT được sử dụng rộng rãi làm thiết bị chuyển mạch trong mạch biến tần.