Con igbt là gì

IGBT đang được áp dụng rộng rãi ở các thiết bị điện hiện đại. Vậy IGBT là gì? Nó hoạt động như thế nào và ứng dụng ra sao? Mời bạn đọc cùng Antshome tìm hiểu trong bài viết sau đây nhé!

IGBT là gì?

IGBT, viết tắt của Insulated Gate Bipolar Transistor, là một linh kiện bán dẫn có công suất 3 cực giúp chuyển mạch nhanh chóng, mang lại hiệu quả cao ở các thiết bị điện. IGBT được áp dụng nhiều ở những bộ khuếch đại để chuyển mạch và xử lý thông qua phương pháp điều chế độ rộng xung (PWN). 

Các thiết bị chuyển mạch điện tử phổ biến trước đây là BJT (Bipolar Junction Transistor) và MOSFET. Tuy nhiên cả hai thiết bị này đều có những mặt hạn chế để hoạt động ở dòng điện cao. Chúng ta có thể xem IGBT là sự kết hợp của BJT và MOSFET, áp dụng khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của BJT. IGBT cũng là một phần tử được điều khiển bằng điện áp, vì vậy công suất điều khiển yêu cầu sẽ cực nhỏ. 

Tìm hiểu thêm: Thế Nào Là Công Nghệ Inverter?

Cấu trúc của IGBT là gì?

Như đã đề cập bên trên, IGBT là sự kết hợp của BJT và MOSFET nên nó cũng có những cấu trúc tương tự hai loại này. Ở đầu vào xuất hiện cổng Gate như ở MOSFET và ở đầu ra có thêm lớp nối với Collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa Emitter (tương tự cực gốc) và Collector (tương tự cực máng). Vì vậy, có thể coi IGBT là một linh kiện bán dẫn p-n-p với dòng base được điều khiển bằng một MOSFET.

Vì sự kết hợp này mà IGBT còn được gọi bằng một số tên khách như: Insulated Gate Transistor (IGT), Metal Oxide Semiconductor Insulated Gate Transistor (MOSIGT), Gain Modulated Field Effect Transistor (GEMFET), Conductively Modulated Field Effect Transistor (COMFET). 

Nguyên lý hoạt động của IGBT là gì?

IGBT bao gồm 3 cực được gắn với 3 lớp kim loại khác nhau và lớp lớp kim loại ở cổng vào (Gate) được phủ một lớp silicon dioxide cách điện. Ở gần lớp Collector là một lớp p+ được đặt trên một lớp n-. Một lớp p khác được đặt gần Emitter và bên trong lớp p đó chúng ta còn có một lớp p+. Phần tiếp giữa giữa p+ và n- được gọi là J2 và giữa n- và p là J1. Bạn có thể tham khảo cấu trúc IGBT qua hình ảnh sau đây. 

Để hiểu nguyên lý hoạt động của IGBT, hãy xem xét nguồn điện áp dương VG được nối với cổng Gate. Một nguồn điện áp dương VCC khác được nối với Emitter và Collector. Do nguồn điện áp VCC, tiếp điểm J1 sẽ được phân cực thuận còn J2 sẽ phân cực nghịch. Với đặc tính này, sẽ không có bất cứ dòng điện nào bên trong IGBT (từ Emitter đến Collector).

Ban đầu, không có bất cứ dòng điện nào chạy qua cổng Gate, lúc này IGBT ở trạng thái không dẫn điện. Khi chúng ta tăng điện áp qua cổng Gate, theo hiệu ứng điện dung trên lớp SiO2, các ion mang điện trở âm sẽ tích tụ trên mặt trên còn các ion mang điện trở dương sẽ tích ở bề mặt dưới của lớp SiO2. Điều này dẫn đến hiện tượng tăng cao của các hạt mang điện tích âm ở lớp p. Điện áp ở VG càng cao thì các hạt mang điện tích âm càng được tích tụ nhiều hơn. Từ đây sẽ hình thành đường dẫn ở tiếp điểm J2 cho phép dòng điện chạy từ Collector sang Emitter. Khi dòng điện vào VG càng cao thì dòng điện chạy từ Collector sang Emitter cũng tăng lên. 

Có những loại IGBT nào?

IGBT được chia thành 2 loại chính dựa trên lớp n+. IGBT có lớp n+ được gọi là Punch through IGBT (PT – IGBT), còn IGBT không có n+ Non-Punch through IGBT (NPT – IGBT). 

Dựa trên đặc tính của mỗi loại, PT-IGBT và NPT-IGBT được gọi lần lượt là IGBT đối xứng và IGBT không đối xứng. IGBT đối xứng có dòng điện thuận và dòng điện nghịch cân bằng nhau còn IGBT không đối xứng có dòng điện nghịch thấp hơn dòng điện thuận. IGBT đối xứng được sử dụng ở dòng điện AC, trong khi đó IGBT không đối xứng sử dụng cho dòng điện DC. 

So sánh giữa 2 loại: 

Ưu nhược điểm của IGBT là gì?

Ưu điểm

• Cho phép chuyển mạch nhanh chóng, đóng/cắt dễ dàng. 
• Chịu được áp lực lớn từ 600V tới 1.5kV. 
• Tải dòng lớn lên tới 1KA. 
• Khả năng sụt áp thấp. 

Nhược điểm

• Tần số cao áp thấp, dưới 400V. Nếu hoạt động với tần số cao hơn thì IGBT sẽ dễ bị sụt áp. 
• Giá thành cao hơn so với các loại linh kiện bán dẫn khác. 
• Chỉ dành cho công suất vừa và nhỏ. 

Ứng dụng của IGBT là gì?

IGBT được áp dụng cho các bộ truyền động động cơ AC hoặc DC, công nghệ inverter, bộ lưu điện UPS, bộ nguồn chuyển mạch Switch mode power supply SMPS hay làm các bóng dẫn lưỡng cực cho các công tắc thiết bị điện. 

Tìm hiểu thêm: Những Tính Năng Ưu Việt Trên Máy Lạnh Inverter

Làm thế nào để kiểm tra IGBT có hoạt động hay không?

Bạn có thể tự kiểm tra IGBT của mình đơn giản bằng đồng hồ vạn năng. Nhưng trước khi kiểm tra, bạn phải tuân thủ những lưu ý sau: 

• Hãy đảm bảo an toàn điện, tránh phát sinh tĩnh điện làm hỏng thiết bị của bạn. 
• Không nên để điện áp ở cổng Gate và Emitter lớn hơn mức điện áp quy định của IGBT. 
• Nếu cổng Gate hở, bạn phải duy trì mức điện áp giữa Collector và Emitter thấp hơn 20V. 
• Sử dụng đồng hồ vạn năng có chức năng kiểm tra diode.

Các bước kiểm tra IGBT: 

• Bước 1: Tháo IGBT ra khỏi thiết bị điện của bạn. 
• Bước 2: Nối tắt hai chân cổng Gate and Emitter và cấp nguồn điện 12V. 
• Bước 3: Để đồng hồ vạn năng ở chế độ đo diode. Đặt cực dương ở Emitter còn cực âm ở Collector. Kiểm tra kim trên đồng hồ vạn năng đã chỉ đúng diode trên IGBT hay chưa. 
• Bước 4: Nối ngược lại 2 cực ở bước 3 và kiểm tra đồng hồ. Nếu kim đồng hồ chỉ điện trở lớn thì IGBT vẫn hoạt động bình thường. Trường hợp ngắn mạch hoặc hở mạch ở cả 2 chiều thì chắc chắn IGBT đã bị hỏng. 

Nguồn tham khảo: Components101

Công Nghệ IGBT Là Gì ?

Công Nghệ IGBT được áp dụng hiện nay đa phần với Máy Hàn Điện Tử và Máy Cắt Plasma, công nghệ mới tiên tiến. Nhưng chắc chắn có rất nhiều người không hiểu rõ về khái niệm IGBT này. Hôm nay chúng tôi sẽ giới thiệu đến các bạn công nghệ IGBT là gì? Ưu điểm vượt trội là gì?

IGBT là gì?
IGBT viết tắt của cụm từ tiếng anh Insulated Gate Bipolar Transistor : Transistor có cực điều khiển cách ly là một linh kiện bán dẫn công suất 3 cực.IGBT kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của transistor thường. Mặt khác IGBT cũng là phần tử điều khiển bằng điện áp, do đó công suất điều khiển yêu cầu sẽ cực nhỏ
IGBT là một loại van công suất tuyệt vời. Khác với thysistor, IGBT cho phép bạn đóng cắt một cách vô tư bằng cách đặt điện áp điều khiển lên hai cực G và E. Điện áp ra đo được trên van rất đồng dạng với điện áp điều khiển. IGBT thường dùng trong các mạch biến tần hay các bộ băm xung áp một chiều. Driver của IGBT cũng sẵn có ở Việt Nam, nhưng giá cả thì hơi cao.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Về cấu trúc bán dẫn, IGBT rất giống với MOSFET, điểm khác nhau là có thêm lớp nối với collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa emiter (tương tự cực gốc) với collector (tương tự với cực máng), mà không phải là n-n như ở MOSFET. Vì thế có thể coi IGBT tương đương với một transistor p-n-p với dòng base được điều khiển bởi một MOSFET.
Dưới tác dụng của áp điều khiển Uge>0, kênh dẫn với các hạt mang điện là các điện tử được hình thành, giống như ở cấu trúc MOSFET.Các điện tử di chuyển về phía collector vượt qua lớp tiếp giáp n-p như ở cấu trúc giữa base và collector ở transistor thường, tạo nên dòng collector.

Đặc điểm của mạch điều khiển IGBT
Mạch điều khiển IGBT có nhiều ưu điểm cho phép người dùng đóng cắt, điều khiển nhanh chóng bằng cách đặt điện áp điều khiển vào hai cực G và E của IGBT. Tuy nhiên, khả năng đóng cắt của IGBT vẫn thấp hơn so với Mosfet.

Khi bạn gặp hiện tượng máy hàn yếu
Nguyên nhân do điều chỉnh điện hàn chưa đúng, dây điện vào nhỏ quá, tiếp điện không tốt, điện áp nguồn thấp dưới 20%v. Hoặc kéo máy hàn quá xa cầu dao điện làm sụt điện áp trên đường dây.

Điện thế của nguồn điện đủ nhưng không hàn được là do công suất máy phát điện không đủ cung cấp cho máy hàn. Bạn có thể xử lý như sau, quay vô lăng tăng điện, hàn theo chiều kim đồng hồ.

Thay dây khác lớn hơn theo hướng dẫn (1mm2 dây đồng chịu tải khoảng 5A). Xiết chặt các bulong từ nguồn điện đến máy thật chặt. Quay vô lăng tối đa dòng điện hàn để bù vào nguồn thấp, nếu vẫn không đủ nên chọn mua loại máy có cọc phụ dùng cho trường hợp điện thấp.

Khi kéo máy hàn xa cầu dao trên 15m phải dùng dây điện lớn hơn quy định càng lớn càng tốt để giảm trường hợp sụt áp trên dây dẫn, phải thay đổi nguồn điện.

Máy hàn kêu (ù lớn)
Do bu lông vỏ máy bị hỏng nên xiết chặt lại toàn bộ bu lông vỏ máy, đổ máy do di chuyển nên đưa đi bảo hành ngay.

Chạm tay vào vỏ bị điện giật
Bạn nên thử bằng bút thử điện khi vỏ máy không được nối đất an toàn là không chính xác, từ trường máy hàn rất lớn mà vấn đề này do máy bị ẩm, bụi kim loại bám vào máy.   Chính vì vậy nên sấy khô máy, thổi bụi kim loại bằng máy nén khí, liên lạc trạm bảo hành để đo lại độ cách đện và có hướng giải quyết.

Hoặc do bạn đấu dây điện vào và không đúng kỹ thuật làm chạm vỏ nên kiểm tra lại các mối nối bằng mắt và xiết lại bu lông không cho chạm ra vỏ. Cũng có thể máy bị chập bên trong ruột bạn nên liên lạc bảo hảnh để sửa chữa.

Các mối nối điện bị nóng cháy đen
Bạn không nên xiết chặt các điểm tiếp xúc bằng bu lông, nên dùng giấy ráp chà sạch chỗ bị cháy đen và xiết chặt lại. Nếu các điểm nổi bị hỏng nặng liên lạc với trạm bảo hành để thay mới các tiếp điểm.

Ưu điểm và hạn chế của IGBT
IGBT hiện nay được người ta hy vọng nó dần dần sẽ thay thế tất cả các loại khóa còn lại. Bên cạnh những ưu điểm vượt trội thì vẫn còn một số những hạn chế nhất định
Ưu điểm: – Cho phép đóng cắt dễ dàng, chức năng điều khiển nhanh – Chịu áp lớn hơn MOS, thường 600V tới 1.5kV, những loại lớn hơn thì hơi đặc biệt. – Tải dòng lớn, cỡ xấp xỉ 1KA. Sụt áp bé và cũng điều khiển bằng áp. Hạn chế: – Công suất vừa và nhỏ. – Tần số thấp hơn nhiều so với MOS. Do vậy, với những ứng dụng cần tần số cao áp 400V thì MOS vẫn được ưu tiên. Nếu IGBT hoạt động ở tần số cao thì sụt áp sẽ lớn.

– Giá thành cao hơn các linh kiện khác như MOSFET

Máy hàn điện tử áp dụng công nghệ IGBT
So với những dòng máy hàn cơ trước đây thì máy hàn điện tử hiện nay được ứng dụng công nghệ mới IGBT tiên tiến và hiện đại hơn. Vậy ưu điểm vượt trội của máy hàn công nghệ IGBT là gì? – Tiết kiệm điện hơn, dòng hàn ổn định – Mối hàn đẹp và sáng hơn không có xỉ vì dòng hàn cao hơn

– Trọng lượng nhẹ, dễ sử dụng

Chiếc máy hàn que với thiết kế nhỏ gọn tiện lợi dễ sử dụng, thích hợp với đi công trình. Sử dụng công nghệ Inverter – IGBT, tần số 20 KHz, giảm đáng kể kích thước và trọng lượng của máy hàn. Thiết kế tiên tiến cung cấp nguồn điện phụ trợ, Tạo ra một phạm vi rộng lớn hơn của nguồn điện hàn. Khi cần tư vấn về kỹ thuật và các phương pháp về hàn cắt, các sản phẩm máy hàn, máy cắt plasma hãy liên lạc ngay với chúng tôi để được tư vấn và hướng dẫn cụ thể để giúp các bạn chọn lựa cho mình 1 sản phẩm đạt chuẩn kỹ thuật cùng với đó là giá cả hợp lý.