色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
电子发烧友
开通电子发烧友VIP会员 尊享10大特权
海量资料免费下载
精品直播免费看
优质内容免费畅学
课程9折专享价
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

IGBT的應用領域與器件介紹

Q4MP_gh_c472c21 ? 來源:SourceIKA ? 作者:SourceIKA ? 2021-04-08 10:40 ? 次閱讀

IGBT的應用

從功能上來說,IGBT就是一個由晶體管實現的電路開關。當其導通時,可以承受幾十到幾百安培量級的電流;當其關斷時,可以承受幾百至幾千伏特的電壓。

家里的電燈開關是用按鈕控制的。IGBT作為晶體管的一種,它不用機械按鈕,而是由別的電路來控制的。具體點說,IGBT的簡化模型有3個接口,有兩個(集電極、發射極)接在強電電路上,還有一個接收控制電信號,叫作門極。給門極一個高電平信號,開關(集電極與發射極之間)就通了;再給低電平信號,開關就斷了。給門級發出控制指令的電路稱為控制電路,你可以理解為是一種“計算機”,只不過實際用的“計算機”通常是單片機或者是叫作DSP微處理器,擅長處理數字信號,比較小巧,甚至對于一些很基本的應用,可能靠一些簡單的芯片和電路就可以實現控制,無需編程。但要注意的是,門級所謂數字信號的電壓也需要10到20伏特,所以在控制電路和IGBT之間還需要一個小的“驅動電路”來進行信號的轉換。

這種可以用數字信號控制的強電開關還有很多種。作為其中的一員,IGBT的特點是,在它這個電流電壓等級下,它支持的開關速度是最高的,一秒鐘可以開關近萬次。換言之,IGBT開關頻率可以達到10kHz級別。GTO以前也用在軌道交通列車上,但是GTO開關速度低,所以現在只有在最大電壓電流超過IGBT承受范圍的場合才使用。IGCT本質上也是GTO,不過結構做了優化,其開關速度和最大電壓電流都介于GTO和IGBT之間。另一方面,比IGBT開關速度更快的是大功率MOSFET,但其支持的最大電壓電流均小于IGBT。

要這么快的開關干什么用?常見的強電只有50Hz的交流電,變壓器能變它的電壓,但是不能改變它的頻率,更不能把它變成直流;另一方面,光伏電站發出的直流電,也無法轉換為交流。而利用IGBT這種開關,人們可以設計出一類電路,通過控制IGBT,把電源側的交流電變成給定電壓的直流電,或是把各種電變成所需頻率的交流電。這類電路統稱電力電子電路,由電力電子電路做成的設備稱為變換器。特別的,把交流電變成直流電的電路叫做整流器,把直流電變成交流電的叫做逆變器,而直流變直流的電路其實是花樣最多的,一般直接稱為變換器。

怎么實現的?需要講一下PWM(脈寬調制)的概念。這個道理可以用照明燈接觸不良時快速閃爍來類比。閃爍的燈看起來沒有正常的燈亮,這是因為閃爍的燈亮0.1秒,又滅0.1秒,總共0.2秒的時間內它只發出了正常燈0.1秒的光能,所以顯得暗。功率電路的本質是傳輸電能,所以也可以利用這個原理。如果用電器前0.2秒接了300V的電壓,后0.1秒接了0V的電壓,那在0.3秒內,它就等效于用電器兩端始終接著200V的電壓。我們管這個只持續0.2秒的300V電壓叫脈沖,通過改變脈沖在0.3秒內占據的時間(也就是脈寬),就可以實現等效電壓在這個時刻內成為0~300V內的任何一個值,所謂的脈寬調制一詞就是這么來的。電壓一高一低變化的總時間越短,從宏觀上看電壓越接近等效電壓。

3501daaa-980f-11eb-8b86-12bb97331649.jpg

通過較高電壓直流電和PWM方法,得到任意較低電壓直流電的示意圖

38129f18-980f-11eb-8b86-12bb97331649.png

通過直流電和PWM方法,得到不同電壓、不同頻率交流電的示意圖

如果你仔細看了上一段的說明,你會發現實現這個功能需要至少兩個開關,一個接在用電器和300V之間,一個接在用電器和0V之間。兩個開關交替導通才可以實現PWM,這和家里的電燈只有一個開關是不太一樣的。當然,在很多應用中,可以將其中一個開關替換為二極管,另外一個開關的通斷可以自動控制二極管的通斷。

總之,我現在有了電壓、頻率都受我控制的強電了。這個強電就可以用來驅動高鐵的電機。現在高鐵使用的都是交流電機,它結構簡單且省電,但是轉速很難調整。好在它的轉速和輸入交流電源的頻率有很密切的關系,所以就可以用使用IGBT的變換器搞出電壓、頻率受控的強電,來靈活控制電機的轉速。反映到高鐵上,就是高鐵列車的車速。這就是所謂的變壓變頻控制(VVVF)。

除了高鐵,像電動汽車、變頻空調、風力發電機等很多用到交流電機的場合,都用得到IGBT及配套的這類電路來控制電機。光伏發電、電力儲能等領域,主要用IGBT進行交流電、直流電之間的轉換。

IGBT器件

IGBT的特點可以從其全稱中了解一二:絕緣柵雙極晶體管。

所謂絕緣柵,是指IGBT與MOSFET類似,作為控制的門級和功率電路部分是絕緣的,之間沒有通過導體或半導體電氣連接。門級只要出現一定的電壓,在半導體內部形成一定的電場,就可以實現IGBT的導通。

有了絕緣柵,在開關時,只需要在IGBT切換狀態的瞬時間內給門級注入/抽取一點能量,改變內部電場,就可以改變IGBT的工作狀態。這個過程很容易做的非常快速,這也是IGBT、功率MOSFET的最大開關速度較高的原因之一。相比之下,普通的三極管(BJT)中,控制極需要有持續的電流才能維持導通,而且當主功率電路中的電流較大時,這個電流也必須相應地變得比較大才能支持這樣的電流。

所謂雙極,是指IGBT導通時,半導體內的電子和空穴兩種粒子都參與電流傳導。就像教科書里二極管導通時電壓總是0.7V一樣,利用電導調制現象,IGBT導通時的電壓相對于大電流不敏感。相比之下,功率MOSFET作為單極器件,其導通時類似一個小電阻,小電阻上的電壓和電流呈線性關系,因此當電流超過一定程度時,功率MOSFET上消耗的電能(電壓和電流的乘積)就太大了,限制了MOSFET的最大電流。另一方面,減小MOSFET中小電阻的努力會希望MOSFET的兩個功率極不要相隔太遠,但這也制約了MOSFET承受電壓的能力。

所謂晶體管,其與GTO等晶閘管有一定的區別。晶閘管的內部結構類似于兩個晶體管,依靠這兩個晶體管之間相互放大,實現了IGBT等晶體管難以實現的超大電流的傳導。但其問題在于關斷器件時,需要抽取很大的電流,讓兩個晶體管退出相互放大的狀態。這一過程需要的瞬時功率大,速度也比較慢,所以關斷晶閘管的過程會損失比較多的能量。這也是為什么GTO支持的開關頻率會明顯小于IGBT。

3828eda4-980f-11eb-8b86-12bb97331649.jpg

IGBT結構示意圖,可簡化為一個PNP型三極管和一個N-MOSFET的組合

IGBT的結構可簡化視為一個PNP型三極管和一個N-MOSFET的組合。門及信號直接控制MOSFET的通斷,當MOSFET導通時,會持續向PNP型三極管的基極抽取電流,實現PNP三極管的導通。當MOSFET關斷時,會掐斷這一電流,從而關斷PNP三極管。

IGBT是非常成功的電力電子器件之一。當然,被IGBT一定程度取代的GTO也很成功,至今在電網級別的應用中還很廣泛。相比之下,還有很多不為人知的器件都成為了歷史中的過客。不過,近年寬禁帶半導體器件技術取得了不少突破,其中碳化硅(SiC)材料耐壓、耐溫更高,因此用碳化硅做成的MOSFET就可以直接媲美IGBT的電壓、電流承載能力,而無需再使用更為復雜的IGBT結構。在電動汽車、軌道交通領域,商品化的基于SiC-MOSFET的變換器已經投入市場了。當然,理論上碳化硅材料和IGBT結構也是可以結合的,其電壓、電流也會上升一個等級,或有望擠占目前硅基GTO的市場。
編輯:lyn

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • IGBT
    +關注

    關注

    1276

    文章

    3926

    瀏覽量

    252560
  • 晶體管
    +關注

    關注

    77

    文章

    9907

    瀏覽量

    140145
  • 數字信號
    +關注

    關注

    2

    文章

    987

    瀏覽量

    48035

原文標題:高鐵中的 IGBT 是什么?都在哪些領域有應用?

文章出處:【微信號:gh_c472c2199c88,微信公眾號:嵌入式微處理器】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 0人收藏

    評論

    相關推薦

    MOSFET與IGBT的區別

    MOSFET和IGBT內部結構不同,決定了其應用領域的不同. 1,由于MOSFET的結構,通常它可以做到電流很大,可以到上KA,但是前提耐壓能力沒有IGBT強,IXYS有一款MOSFET
    發表于 03-25 13:43

    TRINNO特瑞諾 TGAN25N120ND N溝槽IGBT:感應加熱和軟開關領域新標桿

    的性能和廣泛的應用前景受到了大家的青睞。本文將為您詳細介紹這一優質功率器件的特點及其應用領域。圖1:TGAN25N120NDIGBT卓越的技術特點TGAN25N120
    的頭像 發表于 03-13 11:05 ?471次閱讀
    TRINNO特瑞諾 TGAN25N120ND N溝槽<b class='flag-5'>IGBT</b>:感應加熱和軟開關<b class='flag-5'>領域</b>新標桿

    Si IGBT和SiC MOSFET混合器件特性解析

    大電流 Si IGBT 和小電流 SiC MOSFET 兩者并聯形成的混合器件實現了功率器件性能和成本的折衷。 但是SIC MOS和Si IGBT
    的頭像 發表于 01-21 11:03 ?1303次閱讀
    Si <b class='flag-5'>IGBT</b>和SiC MOSFET混合<b class='flag-5'>器件</b>特性解析

    多線示波器的原理和應用領域

    多線示波器是一種電子測量儀器,其原理和應用領域可以歸納如下:一、原理多線示波器在普通示波器原理的基礎上,采用了雙線(或多線)示波法。這種方法使得示波器能夠同時顯示多個波形。其基本原理是,示波器利用
    發表于 01-07 15:34

    中國IGBT芯片細分應用領域分析 高壓IGBT打破國外技術壟斷

    來源: 電力電子技術與應用 1、中國 IGBT芯片 應用領域:三大類產品的應用場景 IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)是電力控制和電力轉換的核心器件,是由BJT(雙極型晶體管)和MOS(絕
    的頭像 發表于 11-08 11:30 ?2160次閱讀
    中國<b class='flag-5'>IGBT</b>芯片細分<b class='flag-5'>應用領域</b>分析 高壓<b class='flag-5'>IGBT</b>打破國外技術壟斷

    碳化硅功率器件有哪些應用領域

    碳化硅功率器件作為下一代半導體技術的重要代表,以其優越的性能和廣闊的應用前景,成為能源革命中的重要推動力。本文將從市場資訊的角度,深入探討碳化硅功率器件的發展趨勢、應用領域和市場前景。
    的頭像 發表于 10-24 15:46 ?934次閱讀

    IGBT芯片/單管/模塊/器件的區別

    在電力電子技術的快速中,IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)技術以其高效、可靠的性能,成為眾多領域的核心組件。從微小的IGBT芯片到復雜的IGBT器件
    的頭像 發表于 10-15 15:23 ?1363次閱讀

    柔性測試技術的應用領域

    柔性測試技術是以多種相關技術為基礎,可滿足復雜、多樣化的測試測量需求的系統化技術。它的應用領域廣泛,涵蓋了多個重要行業,以下是關于柔性測試技術應用領域介紹: 一、航空航天領域 在航空
    的頭像 發表于 10-08 18:03 ?901次閱讀

    碳化硅功率器件的優勢和應用領域

    在電力電子領域,碳化硅(SiC)功率器件正以其獨特的性能和優勢,逐步成為行業的新寵。碳化硅作為一種寬禁帶半導體材料,具有高擊穿電場、高熱導率、低介電常數等特點,使得碳化硅功率器件在高溫、高頻、大功率
    的頭像 發表于 09-13 10:56 ?1190次閱讀
    碳化硅功率<b class='flag-5'>器件</b>的優勢和<b class='flag-5'>應用領域</b>

    光耦的應用領域

    發射和光敏器件的光譜匹配理想,響應速度快,傳輸效率高。容易與邏輯電路連接. 無觸點、壽命長、體積小、耐沖擊,工作溫度范圍寬,符合工業和民用溫度標準。 二.應用領域 光耦廣泛應用于各個領域。常見
    發表于 08-26 16:59

    射頻微波器件應用領域有哪些

    射頻微波器件作為現代信息技術的重要組成部分,其應用領域極為廣泛,涵蓋了通信、雷達與電子戰、衛星通信與導航、醫療設備、家用電器、安防系統以及科研實驗等多個方面。
    的頭像 發表于 08-13 10:21 ?2335次閱讀

    igbt模塊和igbt驅動有什么區別

    IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)模塊和IGBT驅動是電力電子領域中非常重要的兩個組成部分。它們在許多應用中發揮著關鍵作用,如電機驅動、電源轉換、太陽能
    的頭像 發表于 07-25 09:15 ?1602次閱讀

    IGBT功率器件功耗

    IGBT等功率電子器件在工作中,由于自身的功率損耗,將引起IGBT溫度升高。引起功率器件發熱的原因主要有兩個,一是功率器件導通時,產生的通態
    的頭像 發表于 07-19 11:21 ?1133次閱讀
    <b class='flag-5'>IGBT</b>功率<b class='flag-5'>器件</b>功耗

    電流驅動型器件應用領域

    電流驅動型器件在電力電子領域中扮演著至關重要的角色。它們主要用于控制和轉換電能,以滿足各種應用需求。 一、電流驅動型器件的基本概念 電流驅動型器件是指那些通過控制電流來實現電能轉換和控
    的頭像 發表于 07-17 15:44 ?2180次閱讀

    功率器件的種類和應用領域

    功率器件,也稱為功率電子器件,是電子設備中至關重要的組成部分,它們具備處理高電壓和高電流的能力,是電力轉換和電路控制的核心。以下是對功率器件的詳細介紹,包括其定義、分類、工作原理、性能
    的頭像 發表于 07-16 16:01 ?6538次閱讀
    主站蜘蛛池模板: 国产精片久久久久久婷婷 | 99re久久免费热在线视频手机 | 国产午夜理论片YY8840Y | 亚洲午夜精品A片久久软件 亚洲午夜精品A片久久不卡蜜桃 | 午夜影视免费 | 国产av久久免费观看 | 天美传媒 免费观看 | 免费观看成人www精品视频在线 | 成人精品视频网站 | 日韩亚洲视频一区二区三区 | 免费精品美女久久久久久久久久 | 动漫美女被h动态图 | 人妻系列合集 | 欧美一区二区在线观看 | 日本高清不卡码无码v亚洲 日本福利片午夜免费观着 日本粉嫩学生毛绒绒 | 3d在线看小舞被躁视频 | 亚洲国产区中文在线观看 | 亚洲伊人久久一次 | 国产呻吟久久久久久久92 | 国产 高清 无码 在线播放 | 色欲人妻无码AV精品一区二区 | 久久无码人妻AV精品一区 | 一本大道无码AV天堂欧美 | 亚洲欧美日韩高清中文在线 | 久久综合视频网站 | 性色无码AV久久蜜臀 | 狠狠色狠狠色狠狠五月ady | 国产AV天堂一区二区三区 | 精品久久久久亚洲 | chaopeng 在线视频 | 无限资源在线完整高清观看1 | 日本性hd | 亚洲狠狠97婷婷综合久久久久 | 亚洲 无码 制服 日韩 | 黄色网址在线看 | 久久精品美女 | 久久天堂视频 | 日韩a在线看免费观看视频 日韩a视频在线观看 | 三级网址在线 | 欧美一区二区高清 | 99精品国产在热久久 |

    電子發燒友

    中國電子工程師最喜歡的網站

    • 2931785位工程師會員交流學習
    • 獲取您個性化的科技前沿技術信息
    • 參加活動獲取豐厚的禮品