IGBT-transistori

Abstract

Työn tavoitteena on tutustua IGBT-transistorin toimintaan. Sain aiheen opinnäytetyöhön opettajan vinkistä, ja sattumalta luin myös Tekniikan Maailma-lehteä, jossa kerrottiin sähkövetureista. Sähkövetureissa käytettiin IGBT-transistoria sähkömoottorin ohjaukseen.

Puolijohteet johtavat paremmin kuin eristeet, mutta huonommin kuin johteet. Puolijohteet valmistetaan lisäämällä niihin vieraita atomeja. Puolijohderakennetta on kahdenlaista: N- ja P-tyyppistä materiaalia.

Bipolaaritransistoreita on kahdenlaista tyyppiä: NPN- ja PNP-transistoreita. Transistori alkaa johtaa, kun transistorin kannalla oleva noin 0,5 V kynnysjännite ylitetään. Kollektorivirran ja kantavirran suhdetta sanotaan vahvistukseksi, jonka lyhenne on hFE.

MOSFET:iä on olemassa sulku- ja avaustyyppistä. MOSFET:in hilalle tuotu ohjausjännite avaa kanavan emitteriltä kollektorille.

IGBT-transistori on sekoitus bipolaaritransistoria ja MOSFET:iä. IGBT-transistori näyttää kollektoripuolelta bipolaaritransistorilta ja ohjauspuolelta MOSFET:iltä. IGBT-transistoria käytetään kytkimenä. IGBT-transistorilla voi olla kaksi eri rakennetta: PT-arkkitehtuuri ja NPT-arkkitehtuuri.

Kahdella erityyppisellä transistorilla tehtiin testikytkentä, jossa mitattiin, missä vaiheessa transistorit alkavat johtaa. Lisäksi mitattiin transistorien kytkeytymis- ja katkaisuviiveet sekä mitattiin ja laskettiin hilavaraus. Saturaatiojännite mitattiin sekä kollektorivirran että hilajännitteen funktiona. Osaa mitatuista arvoista verrattiin datalehdestä saatuihin arvoihin.

This work introduces IGBT-transistor operating principle. Electric trains use IGBT-transistor control electric motor.

Semiconductors’ resistance is better than that of electrical insulating materials-, but less than that of conductors. Semiconductor are made by adding another atom. There are two types of semiconductors, N and P.

They are two types of bipolartransistors-NPN- and PNP-transistor. Transistor starts to conduct when base voltage rises over 0,5 V. Gain hFE is collector current and base current ratio.

They are two type of depletion- and enhancement-type MOSFET. MOSFET gate voltage open channel emitter to collector.

There are two types of IGBT-transistors, bipolartransistor and MOSFET. IGBT-transistor is used as a switch. IGBT-transistor are two type structures PT and NPT.

Two transistor make test circuit and measurements were taken, when transistor start conduct, transistor on delay and off delay. Measure gate charge and calculation. Measure saturation voltage collector current function and saturation voltage gate voltage function. Measure part of compared datasheet data.