Với sự phát triển của khoa học công nghệ ngày nay đặc biệt là công nghệ bán dẫn công việc điều khiển cá thiết bị điện hiện nay chủ yếu điều khiển bằng công nghệ bán dẫn. Thiết bị bán dẫn quan trọng trong điều khiển đó là IGBT. Vậy IGBT là gì? Chúng ta cùng nhau tìm hiểu những kiến thức cơ bản về thiết bị bán dẫn IGBT [Transistor điều khiển có cách ly].
Có thể bạn quan tâm
Cách dùng bếp từ an toàn, tiết kiệm và hiệu quả. Bếp từ là gì?
Biến tần là gì ? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách lựa chọn biến tần
IC là gì? Các loại ic phổ biến hiện nay, ic nguồn, ic Logic, ic lập trình ….
Mã lỗi biến tần Siemens nguyên nhân chẩn đoán và biện pháp khắc phục
Lỗi biến tần Mitsubishi, cách khắc phục lỗi cơ bản của biến tần Mitsubishi
IGBT [là viết tắt của cụm từ tiếng anh Insulated Gate Bipolar Transistor], nó là Transistor điều khiển có cực cách ly. IGBT là linh kiện bán dẫn với đặc điểm ưu việt đóng cắt nhanh và chịu tải lớn, IGBT được điều khiển bằng điện áp do đó công suất điều khiển bé. Điện áp ra đo được trên van rất đồng dạng với điện áp điều khiển vì thế IGBT dễ điều khiển và đạt hiệu quả cao.
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của IGBT là gì ?
IGBT là phần tử kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của Transistor thường. Về mặt điều khiển, IGBT gần như giống hoàn toàn MOSFET, nghĩa là được điều khiển bằng điện áp, do đó công suất điều khiển yêu cầu cực nhỏ.
Về cấu trúc bán dẫn, IGBT rất giống với MOSFET, điểm khác nhau là có thêm lớp p nối với Collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa Emitter [tương tự cực gốc] với Collector [tương tự với cực máng], không phải là n-n như ở MOSFET. thề coi IGBT tương đương với một Transistor p-n-p với dòng Base được điều khiển bởi một MOSFET.
Dưới tác dụng của điện áp điều khiển UGE > 0, kênh dẫn với các hạt mang điện là các điện tử được hình thành, giống như ở cấu trúc MOSFET. Các điện tử di chuyển về phía Collector vượt qua lớp tiếp giáp n- -p như ở cấu trúc giữa Base và Collector ở Transistor thường tạo nên dòng Collector.
3. Các loại IGBT là gì ?
IGBT thường được phân làm 2 loại NPT-IGBT và PT-IGBT hay còn được gọi là IGBT đối xứng và IGBT bất đối xứng. Chúng khác nhau về công nghệ chế tạo, chi tiết cấu trúc.
IGBT có lớp đệm n+ thì được gọi là NPT-IGBT. Nếu không có thì là PT-IGBT.
IGBT đối xứng là gì ? Là IGBT có điện áp đánh thủng thuận và nghịch bằng nhau được sử dụng trong các ứng dụng điện xoay chiều.
Trong khi IGBT bất đối xứng thì điện áp đánh thủng ngược nhỏ hơn điện áp đánh thủng thuận. Loại này được sử dụng cho mạch điện một chiều, vì thiết bị không cần hỗ trợ dòng điện theo chiều ngược lại.
4. Cách kiểm tra IGBT là gì ?
Có nhiều cách để kiểm tra IGBT còn tốt hay đã hỏng, nhưng tôi xin giới thiệu đến các bạn cách kiểm tra IGBT bằng đồng hồ vạn năng.
Trước khi kiểm tra chúng ta phải kiểm tra các yếu tố kỹ thuật, tra thông số, sau đó tháo IGBT ra khỏi thiết bị để chúng ta tiến hành kiểm tra.
Ta dùng đồng hồ kim đặt ở thang đo 10K [điện áp kích ngưỡng 9VDC, với cực dương là que ĐEN, cực âm là que ĐỎ] để kiểm tra IGBT.
Bắt đầu kiểm tra chúng ta sẽ tiến hành xả điện áp ở 3 chân G – C – E để khử điện áp kích chân G của IGBT.
+ Que ĐEN vào chân C
+ Que ĐỎ vào chân E
Kim không lên
+ Que ĐEN vào chân E
+ Que ĐỎ vào chân C
Đồng hồ lên kim [Thang kim lên gần sát vạch 0 là IGBT tốt]
Đo cặp chân C – E như vậy kết luận: Chân C – E của IGBT còn tốt.
- Tiến hành kích chân G của IGBT+ Que ĐEN vào chân G+ Que ĐỎ vào chân C hoặc chân E.Lúc này nạp điện áp cho chân G của IGBT hay IGBT đã được kích.
- Kiểm tra sau khi kích chân G.Đảo hai que đo lần lượt cho hai cực C và E nếu cả hai phép đo kim đồng hồ đều lên về gần đến 0 thì IGBT còn tốt, còn nếu một phép đo mà kim đồng hồ không lên thì IGBT hỏng, không kích được.
- Đo 2 chân G và C, đảo que đo cho 2 chân G và C cả hai phép đo Không phép đo nào tại 2 chân G và C lên kim thì qua đó cho thấy cặp chân G và C của IGBT còn tốt.
5. Ưu, nhược điểm của IGBT là gì ?
+ Cho phép việc đóng cắt dễ dàng, chức năng điều khiển nhanh chóng
+ Chịu áp lớn, thường là 600V tới 1.5kV, một số loại lớn hơn.
+ Tải dòng lớn, cỡ xấp xỉ 1KA. Sụt áp bé và điều khiển bằng áp.
- Nhược điểm của IGBT là gì ?
+ Tần số thấp Nếu IGBT hoạt động ở tần số cao thì sụt áp sẽ lớn hơn.
+Công suất vừa và nhỏ.
+ Giá thành cao hơn so với các linh kiện khác.
6. Ứng dụng của IGBT là gì ?
IGBT được ứng dụng rộng rãi trong nghành điện, điện tử, tự động hóa hiện nay như trong biến tần, khởi động mềm, trong máy hàn điện tử, trong máy cắt Platma, trong lò tôi cao tần, trong bếp từ…
via GIPHY
Trên đây là những kiến thức giúp các bạn hiểu rõ IGBT là gì, các kiểm tra cũng như ưu nhược điểm của IGBT là gì do bản thân tổng hợp hy vọng nó sẽ có ích với các bạn. Do kiến thức cá nhân tổng hợp nên không thể tránh khỏi thiếu sót rất mong nhận được góp ý của các bạn để bài viết hoàn thiện hơn.
IGBT là công nghệ được áp dụng trong ngành điện công nghệp cụ thể là trong các bộ biến tần, các máy hàn điện tử và máy cắt plasma. Tuy nhiên nhiều người vẫn không biết IGBT là gì, hôm nay chúng tôi sẽ trình bày về công nghệ IGBT cũng như ưu điểm và tính áp dụng của nó vào thực tế.
Công nghệ IGBT là gì
IGBT là viết tắt của cụm từ tiếng anh Insulated Gate Bipolar Transistor là một loại Transistor có cực điều khiển cách ly là loại linh kiện bạn dẫn công suất 3 cực. IGBT kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và có khả năng chịu tải lớn của Transistor thông thường, IGBT là một phần tử trong các thiết bị điện hoạt động và điều khiển bằng điện áp, do đó công suất điều khiển yêu cầu sẽ cực bé.
IGBT là loại van với công suất tuyệt vời. Khác với Thysistor, IGBT cho phép bạn đóng cắt nhanh chóng bằng cách đặt điện áp điều khiển lên hai cực G và E. Điện áp ra bạn đo được trên van rất đồng dạng với điện áp điều khiển. IGBT thường sử dụng trong các mạch biến tần hay những bộ băm xung áp một chiều. Driver của IGBT cũng sẵn có ở Việt Nam, tuy nhiên giá cả thì hơi cao. Hiện nay, với những ưu thế nổi trội, công nghệ IGBT được ứng dụng hầu hết ở các thiết bị máy hàn điện tử và các loại máy cơ khí.
Về cấu trúc bán dẫn, IGBT gần giống với MOSFET, điểm khác nhau là nó có thêm lớp nối với Collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa Emiter [tương tự với cực gốc] với Collector [tương tự cực máng], mà không là n-n như ở MOSFET. Vì thế có thể coi IGBT tương đương với Transistor p-n-p với dòng base được điều khiển bằng một MOSFET.
Dưới tác dụng của áp điều khiển Uge>0, kênh dẫn với những hạt mang điện là những điện tử được hình thành, giống với cấu trúc MOSFET.Các điện tử di chuyển về phía Collector vượt qua lớp tiếp giáp n-p như ở cấu trúc giữa base, Collector ở Transistor thường, và tạo nên dòng Collector.
Ưu nhược điểm của IGBT
Ngày nay, IGBT được hy vọng sẽ dần dần sẽ thay thế tất cả các loại khóa còn lại. Bên cạnh các ưu điểm vượt trội thì vẫn còn một vài các hạn chế nhất định.
Ưu điểm:
- Cho phép việc đóng cắt dễ dàng, chức năng điều khiển nhanh chóng
- Chịu áp lớn hơn MOS, thường là 600V tới 1.5kV, một số loại lớn hơn thì hơi đặc biệt.
- Tải dòng lớn, cỡ xấp xỉ 1KA. Sụt áp bé và điều khiển bằng áp.
Hạn chế:
- Tần số thấp hơn so với MOS. Do vậy, với các ứng dụng cần tần số cao áp 400V thì MOS vẫn được ưu tiên hơn. Nếu IGBT hoạt động ở tần số cao thì sụt áp sẽ lớn hơn.
- Công suất vừa và nhỏ.
- Giá thành cao hơn so với các linh kiện khác như MOSFET.
Ứng dụng của công nghệ IGBT
Công nghệ IGBT được áp dụng trong nhiều lĩnh vực thuộc ngành điện công nghiệp, cụ thể công nghệ IGBT được sử dụng trong các máy hàn công nghiệp, các thiết bị điện công nghiệp, các mạng điện công nghiệp, bộ biến tần…
So với nhiều dòng máy hàn cơ trước đây thì máy hàn điện tử hiện được ứng dụng công nghệ mới IGBT tiên tiến và hiện đại hơn rất nhiều máy hàn sử dụng công nghệ IGBT có mối hàn đẹp và sáng hơn không có xỉ, tiết kiệm điện năng, dòng ổn định hơn, trọng lượng nhẹ và dễ sử dụng
IGBT được bật và tắt theo trình tự để tạo xung với các độ rộng khác nhau từ điện áp Tuyến dẫn Một chiều được trữ trong tụ điện.
Bằng cách sử dụng điều biến độ rộng xung hoặc PWM, IGBT có thể được bật và tắt theo trình tự giống với sóng dạng sin được áp dụng trên sóng mang. Ngoài ra trong biến tần IGBT còn có tác dụng làm giảm sóng hài trong các mạng điện công nghiệp