IGBT Модули

HiPak: IGBT Модули HiPakTM являются модулями высокой мощности в стандартных корпусах с размерами основания 190x140 мм (HiPak2) и 140x130 мм (HiPak1). Они выпускаются с монтажным основанием из композиционного материала AlSiC с целью обеспечения отличной термоциклической способности и субстратами из нитрида алюминия для обеспечения низкого теплового сопротивления.     Они производятся в виде одиночных, двух модулей в одном корпусе, двух диодов и IGBT с диодом в одном корпусе. Модули с напряжением изоляции 10,2 кВ имеют маркировку HV.     IGBT Модули HiPakTM разработаны с использованием новой технологии чипов SPT (Soft Punch Through). Эта технология АBB сочетает низкие потери с мягкими характеристиками переключения и широкой областью безопасной работы.

Обозначение	Напряжение VCES (В)	Ток IC (A)	Корпус	Конфигурация	Исполнение
HiPak1
5SND 0800M170100	1700	2 x 800	HiPak1	(3) - Dual IGBT	M
5SNE 0800M170100	1700	800	HiPak1	(2) - Chopper	M
5SNA 1600N170100	1700	1600	HiPak1	(1) - Single IGBT	N
5SNA 0800N330100	3300	800	HiPak1	(1) - Single IGBT	N
HiPak1 HV
5SNA 0650J450300	4500	650	HiPak1 HV	(1) - Single IGBT	J
5SLD 0650J450300	4500	2x650	HiPak1 HV	(4) - Dual Diode	J
5SNA 0400J650100	6500	400	HiPak1 HV	(1) - Single IGBT	J
5SLD 0600J650100	6500	2 x 600	HiPak1 HV	(4) - Dual Diode	J
HiPak2
5SNA 1800E170100	1700	1800	HiPak2	(1) - Single IGBT	E
5SNA 2400E170100	1700	2400	HiPak2	(1) - Single IGBT	E
5SNA 1200E250100	2500	1200	HiPak2	(1) - Single IGBT	E
5SNA 1200E330100	3300	1200	HiPak2	(1) - Single IGBT	E
5SNA 1500E330100	3300	1500	HiPak2	(1) - Single IGBT	E
HiPak2 HV
5SNA 1200G330100	3300	1200	HiPak2 HV	(1) - Single IGBT	G
5SNA 1000G450300	4500	1000	HiPak2 HV	(1) - Single IGBT	G
5SNA 0600G650100	6500	600	HiPak2 HV	(1) - Single IGBT	G

IGBT модуль — высокотехнологичная и наиболее совершенная модель высоковольтных ключей. Они сочетают возможности стандартного биполярного транзистора (с низким уровнем потерь) и полевого транзистора, управление которым возможно под воздействием электрического поля.

Подобный механизм работы был разработан в начале 80-х годов. Однако первые IGBT модули не получили широкого распространения из-за высокого входного сопротивления и низкого остаточного напряжения. Сегодня же компании ABB Semiconductors удалось разрешить технические трудности и наладить производство ключей и драйверов для IGBT модулей.

Прохождения тока через прибор управляется источником напряжения (15 В), который отличается большим внутренним сопротивлением, и обеспечивает возможность изменения больших токов сигналом управления малой мощности.

В нашей компании вы можете приобрести ключи и драйверы для IGBT модулей, а также другое высокотехнологичное оборудование производства компании ABB Semiconductors.

IGBT модули представляют собой силовую сборку в основе которой лежит биполярный транзистор и изолированным затвором.

 

Как видно из рис. 2, коллектор IGBT является одновременно и .эмиттером транзистора V4. При приложении положительного напряжения к затвору транзистора VT4 образуется канал электрической проводимости. По нему происходит соединение эмиттера транзистора IGBT (коллектор транзистора VT1) и базы транзистора VT1.

Как следствие, происходит полное отпирание ключа и напряжение между коллектором транзистора IGBT и эмиттером оказывается равным сумме падения напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT4 и падении напряжения Uси на транзисторе VT1.

Падение напряжения на р–n-переходе уменьшается с увеличением температуры, поэтому падение напряжения на открытом IGBT-транзисторе в определенном диапазоне токов имеет отрицательный температурный коэффициент, который становится положительным при большом токе. В результате падение напряжения на IGBT-транзисторе не опускается ниже порогового напряжения диода (эмиттерного перехода VТ4).

Рис. 2. Эквивалентная схема IGBT-транзистора (а) и его условное обозначение в отечественной (б) и зарубежной (в) литературе

При возрастании напряжения, приложенного к транзистору IGBT, увеличивается ток канала, который определяет ток базы транзистора VT4, и как следствие падение напряжения на IGBT-транзисторе снижается.

При запирании транзистора VT1 ток транзистора VT4 становится малым, что позволяет считать его запертым. Для исключения режимов работы, характерных для тиристоров, когда происходит лавинный пробой, добавлены дополнительные слои.

Благодаря буферному слою n+ и широкой базовой области n– достигается уменьшение коэффициента усиления по току p–n–p-транзистора. Процесс включения и выключения достаточно сложный, так как наблюдаются изменения подвижности носителей заряда, коэффициентов передачи тока у имеющихся в структуре p–n–p- и n–p–n-транзисторов, изменения сопротивлений областей и пр.

При этом изменения напряжений у коммутируемого ключа характеризуются кривыми, показанными на рис.3.

 

Рис. 3. Изменение падения напряжения Uкэ и тока Ic IGBT-транзистора Рис. 4. Схема замещения транзистора типа IGBT (а) и его вольт-амперные характеристики (б)

В большинстве случаев для транзисторов типа IGBT времена включения и выключения не превышают 0,5 - 1,0 мкс. Для уменьшения количества дополнительных внешних компонентов в состав IGBT-транзисторов вводят диоды или выпускают модули, состоящие из нескольких компонентов.

Применение

Благодаря своим характеристикам

• низкие потери в открытом состоянии
• управление напряжением
• возможность работы при высоких температурах
• высоким уровням напряжения и высокой мощности

Современные IGBT нашли свое применение во многих областях

• частотные приводы
• регуляторы тока
• СУ электроприводом
• железнодорожный транспорт
• устройства бесперебойного питания и т.д