IGBT หรือที่รู้จักกันในชื่อทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์เกตฉนวน (Insulated Gate Bipolar Transistor) เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าแบบผสมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์ (BJT) และทรานซิสเตอร์สนามผลเกตฉนวน (MOS) อินพุตเป็น MOSFET และเอาต์พุตเป็นทรานซิสเตอร์ PNP ดังนั้นจึงถือได้ว่าเป็นทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันที่มีอินพุตเป็นเซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์

โดยผสมผสานข้อดีของอิมพีแดนซ์อินพุตสูงของ MOSFET และ GTR ที่แรงดันตกคร่อมต่ำ และมีคุณลักษณะของการขับขี่ที่ง่ายดาย ความจุกระแสไฟฟ้าสูงสุดขนาดใหญ่ การปิดเครื่องเอง และความถี่ในการสลับสูง (10-40hz) โดยค่อยๆ เข้ามาแทนที่ไทริสเตอร์และไทริสเตอร์ปิดประตู (GTO) และปัจจุบันเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังรุ่นใหม่ที่เติบโตเร็วที่สุด ใช้กันอย่างแพร่หลายในแหล่งจ่ายไฟความถี่ตัวแปรที่มีประสิทธิภาพสูง การควบคุมความเร็วของมอเตอร์ เครื่องสำรองไฟ และเครื่องเชื่อมอินเวอร์เตอร์

หลักการทำงานของ IGBT

IGBT ถูกควบคุมโดยเกต G, อิมิตเตอร์ E และคอลเลกเตอร์ c หากแรงดันไฟฟ้าระหว่างเกตและอิมิตเตอร์ของ IGBT หรือที่เรียกว่าแรงดันขับ ต่ำเกินไป IGBT จะไม่สามารถทำงานได้อย่างเสถียร หากแรงดันไฟฟ้าที่ทนได้ระหว่างเกตและอิมิตเตอร์สูงเกินไปหรือสูงกว่านั้น IGBT อาจเสียหายถาวรได้

ในทำนองเดียวกัน หากแรงดันไฟฟ้าระหว่างคอลเลกเตอร์และตัวปล่อยของ IGBT เกินค่าที่อนุญาต กระแสที่ไหลผ่าน IGBT จะเกินขีดจำกัด ส่งผลให้อุณหภูมิบริเวณรอยต่อของ IGBT เกินค่าที่อนุญาต ซึ่งในกรณีนี้ IGBT อาจได้รับความเสียหายถาวรได้

การตัดสินขั้ว IGBT

เมื่อทดสอบ IGBT ควรเลือกใช้มัลติมิเตอร์แบบอนาล็อก ตั้งค่ามัลติมิเตอร์ที่ r1k ก่อน แล้วใช้มัลติมิเตอร์วัดความต้านทานระหว่างสองขั้ว หากค่าความต้านทานของขั้วหนึ่งและขั้วอื่นๆ เป็นอนันต์ ค่าความต้านทานของขั้วนี้และขั้วอื่นๆ ยังคงเป็นอนันต์หลังจากเปลี่ยนหัววัด นี่คือตาราง g ให้ใช้มัลติมิเตอร์วัดความต้านทานระหว่างขั้วอื่นๆ หากค่าความต้านทานที่วัดได้เป็นอนันต์ ความต้านทานจะลดลงหลังจากเปลี่ยนหัววัด เมื่อค่าความต้านทานที่วัดได้มีค่าน้อย หัววัดสีแดงจะสัมผัสกับคอลเลกเตอร์ C และหัววัดสีดำจะสัมผัสกับอิมิตเตอร์ e

การตัดสินคุณภาพ IGBT

เมื่อพิจารณาคุณภาพของ IGBT คุณต้องเลือกมัลติมิเตอร์แบบอนาล็อก (แรงดันแบตเตอรี่ภายในของมัลติมิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ต่ำเกินไป) หรือจะใช้แบตเตอรี่ 9V แทนก็ได้ ขั้นแรก ให้ตั้งค่ามัลติมิเตอร์เป็น r10k (เมื่อใช้ r1k แรงดันภายในจะต่ำเกินไปจนไม่สามารถเปิด IGBT ได้) ใช้ปากกาสไตลัสสีดำต่อขั้ว C ของ IGBT และปากกาทดสอบสีแดงเข้ากับขั้ว E ของ IGBT โดยให้เข็มชี้ของมัลติมิเตอร์เป็นศูนย์

ใช้นิ้วแตะกริด G และคอลเลกเตอร์ C พร้อมกันเพื่อสั่งให้ IGBT เปิดทำงาน เข็มชี้ของมัลติมิเตอร์จะแกว่งไปในทิศทางที่มีความต้านทานน้อยกว่า ซึ่งสามารถคงตำแหน่งไว้ได้ จากนั้นใช้นิ้วแตะทั้งเกต G และอีซีแอล E ในกรณีนี้ IGBT จะถูกบล็อก และเข็มชี้ของมัลติมิเตอร์จะกลับเป็นศูนย์ในระหว่างการตรวจจับ ปรากฏการณ์ข้างต้นสอดคล้องกัน และสามารถตัดสินได้ว่า IGBT ทำงานได้ดี มิฉะนั้น IGBT มีปัญหา