IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), также известный как биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ), представляет собой полностью управляемый силовой полупроводниковый прибор, управляемый напряжением, состоящий из биполярного транзистора (БПТ) и полевого транзистора с изолированным затвором (МОП). Входом транзистора служит МОП-транзистор, а выходом — PNP-транзистор. Таким образом, его можно рассматривать как транзистор Дарлингтона с входом из металлооксидного полупроводника.

Он сочетает в себе преимущества высокого входного сопротивления MOSFET и низкого падения напряжения GTR, а также обладает характеристиками легкого управления, большой пиковой токовой нагрузки, самоотключения и высокой частоты переключения (10-40 Гц). Он постепенно заменил тиристоры и тиристоры с затвором (GTO) и в настоящее время является самым быстрорастущим новым поколением силовых электронных устройств. Широко используется в небольших и высокоэффективных источниках питания с переменной частотой, регулировании скорости двигателя, источниках бесперебойного питания и инверторных сварочных аппаратах.

Принцип работы IGBT

IGBT управляется затвором G, эмиттером E и коллектором c. Если напряжение между затвором и эмиттером IGBT, то есть управляющее напряжение, слишком низкое, IGBT не может работать стабильно; если же выдерживаемое напряжение между затвором и эмиттером слишком высокое или даже превышает его, IGBT может выйти из строя.

Аналогично, если напряжение между коллектором и эмиттером IGBT превышает допустимое значение, ток, протекающий через IGBT, также превысит предел, что приведет к превышению допустимого значения температуры перехода IGBT, и в этот момент IGBT может быть необратимо поврежден.

Оценка полярности IGBT

При проверке IGBT следует использовать аналоговый мультиметр. Сначала установите мультиметр на r1k и измерьте сопротивление между двумя полюсами. Если сопротивление одного полюса и других полюсов бесконечно, то после замены щупа сопротивление этого полюса и других полюсов остаётся бесконечным. Это сетка g. Измерьте сопротивление между другими полюсами мультиметром. Если измеренное сопротивление бесконечно, то после замены щупа сопротивление уменьшается. При малом измеренном сопротивлении красный щуп касается коллектора C, а чёрный – эмиттера e.

Оценка качества IGBT

Для оценки качества IGBT необходимо выбрать аналоговый мультиметр (напряжение внутренней батареи электронного мультиметра слишком низкое) или вместо него можно использовать батарею 9 В. Сначала установите мультиметр на сопротивление 10 кОм (при использовании сопротивления 1 кОм внутреннее напряжение слишком низкое для включения IGBT). Подключите чёрный щуп к коллектору C IGBT, а красный щуп – к эмиттеру E IGBT. Стрелка мультиметра должна быть на нулевой отметке.

Одновременно коснитесь пальцем сетки G и коллектора C, чтобы включить IGBT, при этом стрелка мультиметра заметно отклонится в сторону меньшего сопротивления, которое можно зафиксировать в определённом положении. Затем коснитесь пальцем затвора G и эмиттера E. В этот момент IGBT блокируется, и стрелка мультиметра возвращается к нулю во время измерения. Вышеуказанные явления носят постоянный характер, и можно сделать вывод, что IGBT исправен, в противном случае это свидетельствует о наличии проблемы с IGBT.