FMCC GROUP
Компоненты и технические решения для силовой электроники

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.

 

Структура IGBT

Структура IGBT

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).

схема IGBT-транзистора
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.

 

Изменение падения напряжения Uкэ и тока Ic IGBT-транзистора

Рис. 3. Изменение падения напряжения Uкэ и тока Ic IGBT-транзистора
 Схема замещения транзистора типа IGBT

Рис. 4. Схема замещения транзистора типа IGBT (а) и его вольт-амперные характеристики (б)
 
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