Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką

Jak sprawdzić tranzystor mocy - Odc.10 [Reduktor Szumu] (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką

Dyskretne urządzenia półprzewodnikowe i obwody


Pytanie 1

Co to jest tranzystor bipolarny z izolowaną bramką (IGBT) i jakie zalety IGBT zapewnia zarówno moc MOSFET, jak i tradycyjne urządzenia BJT "# 1"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

IGBT jest urządzeniem hybrydowym, łączącym najlepsze cechy MOSFET i BJT w jednym komponencie.

Pytanie uzupełniające: opisz typowe zastosowania IGBT, które wykorzystują te zalety.

Uwagi:

Podana odpowiedź jest dokładna, ale nie bardzo szczegółowa. Poproś uczniów, aby dokładnie wyjaśnili, jakie cechy MOSFET i BJT są wykazywane przez IGBT i dlaczego.

pytanie 2

Uzupełnij schematyczny diagram pokazujący równoważny obwód dla N-kanałowego IGBT, używając N-kanałowego E-type MOSFET i bipolarnego tranzystora PNP:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uwagi:

Powinieneś omówić ze swoimi uczniami fakt, że tranzystory IGBT nie są tak naprawdę wykonane z dwóch dyskretnych tranzystorów połączonych, jak pokazano. Zamiast tego są one wytwarzane jako monolityczne urządzenia, wszystkie na tym samym podłożu półprzewodnikowym. "Model" IGBT składający się z MOSFET połączonego z BJT jest podobny do modelu powszechnie stosowanego do emulowania SCR: obwodu, którego jedynym celem jest przedstawienie działania specjalnego urządzenia w kategoriach innych, dobrze zrozumiałych pomysłowość.

pytanie 3

Obwód równoważny dla tranzystora IGBT - złożony z MOSFET połączonego z BJT - jest podobny do kilku innych obwodów BJT, które można było zobaczyć wcześniej:

Który z tych dwóch obwodów BJT jest najbardziej zbliżony do obwodu zastępczego IGBT, pod względem tego, jakie dwa zaciski muszą być doprowadzone napięcie sygnału sterującego, aby włączyć urządzenie "# 3"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Para Sziklai najbardziej przypomina obwód równoważny IGBT.

Uwagi:

Ważne jest, aby uczniowie zdali sobie sprawę z tego, do jakich dwóch zacisków urządzenia musi być doprowadzony sygnał wejściowy (sterujący), aby włączyć urządzenie. Na tym właśnie polega pytanie, a nie przegląd par Darlington kontra Sziklai.

Pytanie 4

Narysuj kompletny schemat pokazujący, w jaki sposób ten IGBT może być użyty do sterowania silnikiem DC, na polecenie przełącznika dwustopniowego:

Uwaga: napięcie zasilania DC wynosi 240 VDC, a maksymalne napięcie sterowania bramką do emiterów IGBT wynosi 20 woltów!

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pytanie uzupełniające: obliczyć wartości niezbędne dla pokazanych dwóch rezystorów, aby zapewnić napięcie bramki-emiter 10 woltów przy użyciu rezystorów 1/2 W.

Pytanie dotyczące wyzwania: dlaczego warto włączyć diodę do obwodu, np. "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/01192x03.png">

Uwagi:

Zapytaj uczniów, w jakim celu obsługuje dzielnik napięcia. Pierwszy cel powinien być oczywisty, o czym wspomina "Notatka" na końcu pytania. Jednak drugi cel nie jest tak oczywisty. Jeśli dolny rezystor ulegnie awarii, IGBT zostanie włączony po zamknięciu przełącznika, ale nie wyłączy się (przynajmniej niezawodnie), gdy przełącznik zostanie otwarty! Przedstaw ten scenariusz uczniom i poproś ich, aby wyjaśnili, dlaczego tak się stanie.

Sprawdź matematykę swoich uczniów, gdy przedstawiają wartości rezystorów. Nie zdziw się, jeśli niektórzy uczniowie podadzą wartość rezystora, tak, że faktyczne rozpraszanie mocy działa dokładnie po 1/2 wata! Wykorzystaj to jako okazję do omówienia niezawodności podzespołów w porównaniu z rozpraszaniem mocy i dobrych praktyk inżynierskich.

Jeśli chodzi o pytanie o wyzwanie, dioda nie jest tam, aby zapewnić ścieżkę dla indukcyjnego "swobodnego obrotu" prądu. Niektórzy z twoich uczniów mogą sugerować, że jest to celem, ale dokładne zbadanie polaryzacji pokazuje inaczej. Prawdziwa odpowiedź na to pytanie, w kontekście obwodu sterowania silnika prądu stałego, ma związek z zachowaniem silników prądu stałego.

Pytanie 5

Sprawdź schemat ideowy tego fotograficznego systemu kontroli światła stroboskopowego:

Wyjaśnij jego działanie i wyjaśnij, dlaczego IGBT jest dobrym typem tranzystora dla tej aplikacji.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Kiedy IGBT jest włączony, transformator "wyzwalacza" wytwarza impuls wysokiego napięcia na przewodzie lampy lampy błyskowej, jonizując gaz ksenonowy wewnątrz i pozwalając na przepływ prądu między głównymi elektrodami rury. Ponieważ IGBT obsługuje również główny prąd lampy, może wyłączyć stroboskop tak łatwo, jak go włączył.

Uwagi:

Nawet jeśli uczniowie nigdy nie widzieli obwodu światła stroboskopowego, powinni przynajmniej być w stanie określić, co dzieje się, gdy tranzystor jest natychmiast włączony. Fakt, że profesjonalne lampy błyskowe wymagają prądów przekraczających sto amperów, nie jest oczywisty z tego powodu. schematyczny, więc powinieneś o tym wspomnieć w dyskusji.

Schemat ten został zaadaptowany (uproszczony) z tego znalezionego w notatce aplikacji IGBT Fairchild (AN9006 - Nota aplikacyjna IGBT dla Stroboskopu ").

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →