STUDIUL COMENZII SI REGIMULUI DINAMIC AL TRANZISTORULUI IGBT

UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI

FACULTATEA DE ELECTROTEHNICA

Laboratorul de Dispozitive Semiconductoare De Putere

DS 8

STUDIUL COMENZII SI REGIMULUI

DINAMIC AL TRANZISTORULUI IGBT

Chestiuni de studiat:

Se studiaza regimul dinamic de comutatie al tranzistorului IGBT (Insulated Gate Bipolar Tranzistor), precum si comanda acestuia.

Schema montajului:

Schema echivalenta a unui IGBT este aceea unui MOSFET, la intrare, la care adaugam un tranzistor bipolar, la iesire:

Intrarea unui IGBT fiind echivalenta cu accea a unui MOSFET, punerea in conductie se face aplicand o tensiune V_GF de 5-15 V intre poarta tranzistorului si emitorul sau, iar blocarea se realizeaza reducand aceasta tensiune la 0 V.

Caracteristicile de control ale IGBT-ului:

In conditii de functionare statica IGBT-ul nu necesita un control in curent pe poarta , deoarece aceasta este comandata in tensiune.

Totusi, la intrarea in conductie si la blocare, sunt aplicate pe poarta pulsuri de curent de scurta durata, generate de capacitatea de intrare propie.

Blocarea se realizeaza prin inlocuirea controlului poztiv pe poarta cu unul nul (tensiunea V_GE se scade de la valoarea avuta initial, la intrareain conductie, la valoarea zero).

Un avantaj al IGBT-ului fata de MOSFET este conferit de posibilitatea realizarii controlului cu tensiuni negative poarta-emitor (V_GE<0).

Prin aceasta este posibila o compensatie a perturbatiilor care apar pe poarta datorita capacitatilor parazite rezultate din procesul principal de comutatie.

Tensiuniel auxiliare V_LF si V_LR furnizate la iesirea modului de comanda [entru comanda pozitiva sau negativatrebuie sa fie selectate in conformitate cu specificatiile de catalog ale IGBT.

Rezistenta de poarta limiteaza amplitudinea pulsului de curent pe poarta in timpul intrarii in conductie sau blocarii.

Motajul utilizat pentru determinarea parametrilor la comutatie:

Parametrii la comutatie ai IGBT -ului de definesc dupa cum urmeaza:

t_d(on)=timpul de intarziere la deschidere - intervalul de timp dintre momentul cand impulsul de comanda atinge 10% din valoarea pe care o va acuza in conductie;

t_r= timpul de crestere - intervalul de timp dintre momentul cand curentul de colector reprezinta 10% si cel cand ajunge la 90% din valoarea pe care o va acuza in conductie;

t_d(off)=timpul de intarziere la blocare - intervalul de timp dintre momentul cand impulsul de comanda scade la 90% din valoarea lui si momentul cand curentul de colector ajunge la 90% din valoarea pe care o acuza initial in conductie;

t_f=timpul de cadere - intervalul de timp dintre momentul cand curentul de colector reprezinta 90% si cel cand curentul de colector ajunge la 10% din valoarea pe care o acuza in conductie;

t_on=timpul de intrare in conductie al IGBT-ului;

t_off=tmpul de blocare al IGBT-ului;

iar t_on= t_d(on)+ t_r si t_off= t_d(off)+ t_f

Observatii si concluzii:

• Tranzistorul IGBT poate fi comandat la o frecventa de comanda mai mare decat cea a tranzistorului bipolar;

• Pentru a controla tranzistorul IGBT este nevoie de un driver de comanda (TSC 4429);

• Trazistorul IGBT se poate controla cu tensiuni negative poarta-emitor (V_GE<0), ceea ce ste un avantaj fata de tranzistorul    MOSFET;

• IGBT-ul nu necesita un control in curent pe poarta, deoarece aceasta este comandata in tensiune;

• Pentru cresterea randamentului si economicitatii schemei de comanda, se prefera comandarea IGBT-ului pe poarta doar cu impulsuri pozitive ;

• Fata de tranzistorul bipolar, tranzistorul IGBT poate lucra cu curenti mari pe poarta dar si cu tensiuni mari pentru intrarea in conductie, blocarea realizandu-se aducand aceasta tensiune la 0 V.