English
Các câu hỏi liên quan đến IGBT cũng là chủ đề mà không ít người dùng đã chia sẻ thắc mắc cho CtiSupply. Trong bài viết hôm nay chúng tôi sẽ giúp bạn làm quen với những kiến thức về IGBT từ việc tìm hiểu IGBT là gì, nắm những ưu – nhược điểm của chúng, biết cấu tạo và nguyên lý hoạt động cũng như tính ứng dụng của linh kiện này trong đời sống hiện nay thông qua bài viết chia sẻ bên dưới đây.
Nội dung chính
Tìm hiểu IGBT là gì?
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) là một Transistor đã được phát minh bởi Hans W.Beck và Carl F.Wheatley vào năm 1982. Thiết bị này có cực điều khiển cách ly, là một loại linh kiện bán dẫn công suất 3 cực. IGBT có thể kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và đồng thời đó cũng có khả năng chịu mức tải lớn của các Transistor thông thường. IGBT cũng là một phần tử có thể điều khiển bằng điện áp, vì vậy nên mức công suất điều khiển yêu cầu sẽ khá nhỏ.
Ưu – nhược điểm của IGBT
IGBT là gì, chúng có những ưu – nhược điểm như thế nào? Đây là những thông tin mà bạn nên quan tâm đến trước khi cân nhắc có nên sử dụng linh kiện này hay không:
Ưu điểm:
- IGBT Cho phép việc đóng – cắt dễ dàng, có chức năng điều khiển nhanh chóng
- Mức chịu áp của IGBT lớn hơn so với MOS, thông thường là các loại có khả năng chịu áp từ 600V – 1.5kV
- Tải dòng lớn, gần bằng 1KA. Sụt áp bé và có thể điều khiển bằng áp.
Nhược điểm:
- Tần số của IGBT thấp hơn so với MOS. Vì vậy, với những ứng dụng cần đến tần số cao áp cao tầm 400V thì MOS vẫn là sản phẩm được ưu tiên hơn so với IGBT. Nếu như sử dụng IGBT để hoạt động ở mức tần số cao thì khả năng sụt áp sẽ lớn hơn.
- Cho mức công suất vừa và nhỏ.
- Giá thành của IGBT cao hơn so với những loại linh kiện khác
Cấu tạo của IGBT là gì?
IGBT có cấu trúc gần giống so với MOSFET. Điểm khác nhau của chúng đó là IGBT có thêm lớp nối với Collector để tạo nên cấu trúc bán dẫn p – n – p giữa Emiter (giống như cực gốc) với Collector (giống với cực máng), mà không phải là cấu trúc n – n như MOSFET. Do đó có thể coi IGBT tương đương với Transistor p – n – p với dòng base sẽ được điều khiển bằng 1 MOSFET.
IGBT có cấu tạo với 3 cực gắn vào 3 lớp kim loại khác nhau, lớp kim loại của cực cổng G sẽ được cách điện và sử dụng chất bán dẫn chính là một lớp silicone dioxide (SIO2).
IGBT có cấu tạo với 4 lớp bán dẫn kẹp vào nhau. Lớp gần cực C là lớp p+, chất nền ở trên chính là lớp n-, một lớp p khác sẽ được giữ gần với vị trí cực E hơn và ở bên trong lớp p cũng sẽ có các lớp n+. Phần tiếp giáp giữa lớp p+ và lớp n chính là phần tiếp giáp J2. Ngoài ra thì phần tiếp giáp giữa lớp n và lớp p cũng được gọi là phần tiếp giáp J1.
Nguyên lý hoạt động
Nếu như không có điện áp đặt vào chân G ở giai đoạn đầu thì IGBT sẽ không thể dẫn điện. Nếu người dùng tăng điện áp đặt vào chân G, vì hiệu ứng điện dung nằm trên lớp SiO2, lúc này các ion âm sẽ được tích lũy vào phía trên của các lớp, đồng thời đó các ion dương sẽ được tích lũy ở phía dưới của SiO2.
Điều này gây nên tình trạng chèn ép các hạt mang điện tích âm ở trong vùng p. Nếu như mức điện áp đặt vào VG càng cao thì việc chèn ép của các hạt mang điện tích âm sẽ càng lớn. Lúc này cũng sẽ dẫn đến sự hình thành kênh giữa điểm nối J2, cho phép dòng điện chạy từ cực C đến cực E.
Nói một cách dễ hiểu thì khi điện áp UGE có giá trị lớn hơn 0, kênh dẫn sẽ hình thành những hạt mang điện (tương tự với MOSFET). Những hạt mang điện khi đó sẽ di chuyển từ cực E về đến cực C, sau đó chúng tiếp tục vượt qua lớp tiếp giáp n – p để tạo nên dòng Collector (ICE)
Hướng dẫn đo và kiểm tra IGBT
Trong bài viết chủ đề tìm hiểu về IGBT là gì, Cti Supply cũng sẽ giới thiệu đến cho các bạn cách đo và kiểm tra IGBT chi tiết, cho độ chính xác cao bằng đồng hồ vạn năng như sau:
Bước 1: Tiến hành tháo IGBT ra khỏi thiết bị
Bước 2: Nối tắt 2 chân Gate, Emittor và cấp điện áp ở mức khoảng 12V
Bước 3: Dùng đồng hồ vạn năng ở chế độ kiểm tra diode, đặt cực dương của que đo đồng hồ với chân Emittor và cực âm của que đo với chân Collector. Bắt đầu kiểm tra xem kim của đồng hồ vạn năng chỉ điện áp rơi trên diode của IGBT hay chưa.
Bước 4: Nối ngược que đo lại so với bước 3 và kiểm tra đồng hồ một lần nữa. Nếu như thấy kim đồng hồ chỉ hở mạch hay chỉ trạng thái điện trở vô cùng lớn là được.
- Trong trường hợp nếu kiểm tra thấy IGBT biến tần hoặc ở các thiết bị khác thấy bị ngắn mạch/ hở mạch cả 2 chiều hay có điện trở ở 2 chiều này thì IGBT đã bị hỏng
- Khi kiểm tra Gate Oxide bằng đồng hồ vạn năng ở chế độ điện trở mà điện trở của cả 2 chân Emittor và Gate đều lớn thì IGBT trong biến tần vẫn đang hoạt động bình thường.
Nếu người dùng mới mua IGBT hoặc đã tháo IGBT ra khỏi thiết bị nhưng chưa biết rõ cách đo đạc thì sẽ cần phải đảm bảo tuân thủ các yếu tố:
- An toàn tính điện để thiết bị của bạn không bị hỏng hóc
- Không để mức điện áp của 2 chân Gate và Emittor lớn hơn so với mức điện áp danh định của IGBT
- Nếu chân Gate bị hở, người dùng cần phải đảm bảo nguồn điện áp nhỏ hơn mức 20V giữa 2 chân Collector và Emittor.
- Luôn sử dụng đồng hồ vạn năng với chế độ kiểm tra diode (Nguồn điện áp 9V) để tiến hành kiểm tra, đo đạc
Ứng dụng
Ứng dụng của IGBT là gì? Hiện IGBT đã được ứng dụng rộng rãi và phổ biến trong nhiều ngành nghề, đặc biệt phải kể đến ngành điện công nghiệp và điện dân dụng:
- Được lắp đặt trong các máy hàn công nghiệp, mạng điện công nghiệp, thiết bị điện công nghiệp, bộ biến tần,… Một số loại máy hàn điện tử hiện nay cũng đã ứng dụng IGBT vào trong cấu tạo để giúp các mối hàn đẹp, bền, sáng và dễ sử dụng hơn.
- Chuyển mạch điện của bếp từ để người dùng dễ dàng điều khiển. Giúp cho thiết bị bếp từ tiết kiệm điện năng tiêu thụ, luôn vận hành ổn định, an toàn.
Hi vọng qua những thông tin Cti Supply chia sẻ đã giúp các bạn biết được IGBT là gì và những thông tin liên quan đến chúng. Để biết thêm nhiều thông tin về các loại linh kiện, thiết bị điện tử hữu ích khác để ứng dụng vào công việc, học tập và đời sống thì bạn đừng quên đón đọc và theo dõi các bài viết do Cti Supply chia sẻ nhé!