IGBT, znany również jako tranzystor bipolarny z izolowaną bramką, to kompozytowy, w pełni sterowany, sterowany napięciem element półprzewodnikowy, składający się z tranzystora bipolarnego (BJT) i tranzystora polowego z izolowaną bramką (MOS). Jego wejściem jest tranzystor MOSFET, a wyjściem tranzystor PNP. Z tego powodu można go uznać za tranzystor Darlingtona z wejściem wykonanym z półprzewodnika metalowo-tlenkowego.

Łączy zalety wysokiej impedancji wejściowej tranzystora MOSFET i niskiego spadku napięcia w stanie przewodzenia tranzystora GTR, a także charakteryzuje się łatwością sterowania, wysoką wydajnością prądową, samoczynnym wyłączaniem i wysoką częstotliwością przełączania (10-40 Hz). Stopniowo zastępuje tyrystor i tyrystor z bramką wyłączającą (GTO) i jest obecnie najszybciej rozwijającą się nową generacją urządzeń elektroniki mocy. Jest szeroko stosowany w małych i wydajnych zasilaczach o zmiennej częstotliwości, regulacji prędkości obrotowej silników, zasilaczach UPS i spawarkach inwerterowych.

Zasada działania IGBT

Tranzystor IGBT jest sterowany przez bramkę G, emiter E i kolektor c. Jeśli napięcie między bramką a emiterem tranzystora IGBT, czyli napięcie sterujące, jest zbyt niskie, tranzystor IGBT nie może pracować stabilnie; jeśli napięcie wytrzymywane między bramką a emiterem jest zbyt wysokie lub nawet je przekracza, tranzystor IGBT może ulec trwałemu uszkodzeniu.

Podobnie, jeśli napięcie pomiędzy kolektorem i emiterem tranzystora IGBT przekroczy dopuszczalną wartość, prąd płynący przez tranzystor IGBT przekroczy limit, powodując przekroczenie dopuszczalnej temperatury złącza tranzystora IGBT, co może doprowadzić do jego trwałego uszkodzenia.

Ocena polaryzacji IGBT

Do testowania tranzystorów IGBT należy użyć multimetru analogowego. Najpierw ustaw multimetr na r1k i zmierz rezystancję między dwoma biegunami. Jeśli rezystancja jednego bieguna i pozostałych jest nieskończona, to po wymianie sondy wartość rezystancji tego bieguna i pozostałych biegunów nadal jest nieskończona – to jest siatka g. Użyj multimetru do zmierzenia rezystancji między pozostałymi biegunami. Jeśli zmierzona rezystancja jest nieskończona, rezystancja zmniejsza się po wymianie sondy. Gdy zmierzona rezystancja jest mała, czerwona sonda dotyka kolektora C, a czarna sonda dotyka emitera e.

Ocena jakości IGBT

Oceniając jakość tranzystora IGBT, należy wybrać multimetr analogowy (wewnętrzne napięcie baterii w multimetrze elektronicznym jest zbyt niskie) lub baterię 9 V. Najpierw należy ustawić multimetr na r10 kΩ (przy użyciu r1 kΩ napięcie wewnętrzne jest zbyt niskie, aby włączyć tranzystor IGBT). Za pomocą czarnego rysika połącz kolektor C tranzystora IGBT i czerwony tester z emiterem E tranzystora IGBT. Wskazówka multimetru powinna być ustawiona na zero.

Dotknij jednocześnie siatkę G i kolektor C palcem, aby włączyć tranzystor IGBT. Wskazówka multimetru przesunie się wyraźnie w kierunku o mniejszej rezystancji, którą można utrzymać w określonej pozycji. Następnie dotknij palcem bramki G i emitera E. W tym momencie tranzystor IGBT zostanie zablokowany, a wskazówka multimetru powróci do zera podczas detekcji. Powyższe zjawiska są spójne i można uznać, że tranzystor IGBT jest sprawny. W przeciwnym razie występuje problem z tranzystorem.