Динамо-машины  Моделирование транзисторов 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Таблица 2. Соотношение предельного рабочего напряжения и напряжения открытого транзистора

Рабочее напряжение. В

Падение напряжгмия, В при 1.7А.ММ, t=100 deg;C

рис.1 приведена зависимость напряжения открытого транзистора для двух IGBT транзисторов с разным быстродействием и MOSFET транзистора, имеющего аналогичный размер кристалла. Ввиду большей стойкости MOSFET к лавинному пробою, 500В полевой транзистор сравнивается с IGBT, рассчитанным на напряжение 600В.

Общее представление о соотношении предельного рабочего напряжения и напряжения открытого транзистора дает приведенная ниже таблица 2, в которой падение напряжения измерено при одной и той же плотности тока и температуре кристалла.

Рисунок и таблица наглядно показывают, насколько потери провод/1мости для высоковольтных полевых тоанзи-сторов сущеавеннее. чем у аналогичных IGBT.

raquo;

3D 10

g 7

29 ЭО 60 70 laquo;О 110 130 1 raquo; JUNCTION TEMPERATURE 0 gt;C gt;

Рис.1 Зависимость напряжения открытого транзистора от температуры.

Рис.2 Временная диаграмма выключения IGBT. Обратите внимание на хвост в конце спада тока коллектора к.

V: IMVMV. E:liiUMIv,f laquo;Mlv.

12. Потери переключения

Решая, во многом, проблему высоковольтных применений, IGBT тоже имеют врожденный дефект, и он носит назва-ние хвост (tail). Этот эффект объясняется наличием остаточного тока коллектора после выключения транзистора из-за конечного времени жизни неосновных носителей в области базы PNP транзистора (см. рис.2). Поскольку база недоступна, ускорить время выключения схемными методами нельзя.

Для сокращения хвоаа суцестзуюг технологи-еские приемы и у современных грачзисторов он уже ораздо меньше, чем у IGBT первых поколений. Однако голносгью подавить его не удается и это приводит к тому, что энсрг ия вь-кл ю-ченир намного бо ьше энергик-, включения и это ,1ллюсгрируется на графике рис.3.

Борьба 35 высокие динамические характеристики, сокра-шен/е потерь переключения поиводит к росру потерь гоово-димости, и дост1гну ь оптимальных оезультатов тут невозможно. В свою очередь ci .ижение статически.ч потерь, а это достигается, е -астности за счет увеличен;1я коэффициента передачи РМРтранзиаора и снижения напряжения насыщения, приводит к росту потерь переклюения. Поэтому все ведущие производители IGBT выпускаю! транзисторы с раз ым быстродействием для применения на разных частотах. Например, International Rectifier выпускает IGBT следующих частотных классов:

W - High Efficiency WAR? Speed - на частоты 75 - 150кГ4 и - High Efficiency U.tra-Fast Speed - на частоты 10 - 75кГц F - H gt;gh Efficiency ast Speed - на частоты 3 - ЮкГи S - High Efficiency Standard Speed - на частоты 1 - ЗкГц

-I T-rn

-T -I-1 I I 1Л

KWren ПШГГ: IVfflnn

1 10

FnEQUEKCY.kHz

Рис.4 Зависимость допустимого среднеквадратичного значения тока коллектора (Irmj) от частоты для транзисторов с одинаковым размером кристалла в полумостовой схеме.