IGBT là gì?

IGBT ( viết tắt của cụm từ tiếng anh Insulated Gate Bipolar Transistor) là Transistor có cực điều khiển cách ly là loại linh kiện bán dẫn công suất 3 cực. IGBT kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và có khả năng chịu tải lớn của Transistor thông thường. IGBT cũng là phần tử được điều khiển bằng điện áp, do đó công suất điều khiển yêu cầu sẽ cực bé.

IGBT là loại van với công suất tuyệt vời. Khác với Thysistor, IGBT cho phép bạn đóng cắt nhanh chóng bằng cách đặt điện áp điều khiển lên hai cực G và E. Điện áp ra bạn đo được trên van rất đồng dạng với điện áp điều khiển. IGBT thường sử dụng trong các mạch biến tần hay những bộ băm xung áp một chiều. Driver của IGBT cũng sẵn có ở Việt Nam, tuy nhiên giá cả thì hơi cao. Hiện nay, với những ưu thế nổi trội, công nghệ IGBT được ứng dụng hầu hết ở các thiết bị máy hàn điện tử, biến tần, Servo Drive…

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của IGBT

Về cấu trúc bán dẫn, IGBT gần giống với MOSFET, điểm khác nhau là nó có thêm lớp nối với Collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa Emiter (tương tự với cực gốc) với Collector (tương tự cực máng), mà không là n-n như ở MOSFET. Vì thế có thể coi IGBT tương đương với Transistor p-n-p với dòng base được điều khiển bằng một MOSFET.

Dưới tác dụng của áp điều khiển Uge>0, kênh dẫn với những hạt mang điện là những điện tử được hình thành, giống với cấu trúc MOSFET.Các điện tử di chuyển về phía Collector vượt qua lớp tiếp giáp n-p như ở cấu trúc giữa base, Collector ở Transistor thường, và tạo nên dòng Collector.

Ưu nhược điểm của IGBT

Ngày nay, IGBT được hy vọng sẽ dần dần sẽ thay thế tất cả các loại khóa còn lại. Bên cạnh các ưu điểm vượt trội thì vẫn còn một vài các hạn chế nhất định.

Ưu điểm:

– Cho phép việc đóng cắt dễ dàng, chức năng điều khiển nhanh chóng – Chịu áp lớn hơn MOS, thường là 600V tới 1.5kV, một số loại lớn hơn thì hơi đặc biệt. – Tải dòng lớn, cỡ xấp xỉ 1KA. Sụt áp bé và điều khiển bằng áp.

Nhược điểm:

– Tần số thấp hơn so với MOS. Do vậy, với các ứng dụng cần tần số cao áp 400V thì MOS vẫn được ưu tiên hơn. Nếu IGBT hoạt động ở tần số cao thì sụt áp sẽ lớn hơn.

– Công suất vừa và nhỏ.

– Giá thành cao hơn so với các linh kiện khác như MOSFET.

Cách đo và kiểm tra igbt sống hay chết có tốt không?

Làm thế nào để đo IGBT? Có nhiều cách kiểm tra igbt. Trong đó, cách đo và kiểm tra igbt bằng đồng hồ vạn năng là phương pháp được áp dụng nhiều nhất. Với ưu điểm là đo igbt nhanh, hiệu quả và độ chính xác cao.

Nếu bạn mới mua IGBT hoặc đã tháo nó ra khỏi thiết bị nhưng chưa biết cách đo igbt trong biến tần như thế nào. Trước hết hãy đảm bảo

• Đảm bảo an toàn tính điện để không làm hỏng thiết bị của bạn
• Tuyệt đối không để điện áp của chân Gate và Emittor lớn hơn điện áp danh định của IGBT
• Nếu chân Gate hở, phải đảm bảo nguồn điện áp nhỏ hơn 20V giữa chân Collector và Emittor.
• Chuẩn bị đồng hồ vạn năng có chế độ kiểm tra diode (nguồn điện áp 9V)

Cách kiểm tra IGBT với các bước tuần tự sau:

1 – Tháo IGBT ra khỏi thiết bị của bạn

2 – Nối tắt hai chân chân Gate và Emittor và cấp điện áp khoảng 12V

3 – Để đồng hồ vạn năng ở chế độ kiểm tra diode, sau đó đặt cực dương của que đo với chân Emittor và cực âm với chân Collector. Kiểm tra xem kim của đồng hồ vạn năng đã chỉ đùng điện áp rơi trên diode của IGBT chưa là được.

4 – Nối ngược lại bước 3 và kiểm tra đồng hồ, nếu kim đồng hồ chỉ hở mạch hoặc trạng thái điện trở vô cùng lớn là OK.

Nếu kiểm tra IGBT biến tần hoặc ở các thiết bị khác thấy bị ngắn mạch hoặc hở mạch cả 2 chiều hoặc có điện trở ở 2 chiều này thì chắc chắn IGBT trong bếp từ đã bị hỏng.

Khi kiểm tra Gate Oxide bằng đồng hồ vạn năng trong chế độ điện trở mà điện trở của cả hai chân của Emittor và gate đều lớn thì có nghĩa là IGBT trong biến tần vẫn hoạt động bình thường.

Ứng dụng của IGBT

• Trong các mạch đóng cắt nhanh công suất lớn điện áp cao như biến tần, Servo, máy hàn, Lò tôi cao tần…