IGBT là gì, ứng dụng của công nghệ IGBT

IGBT là công nghệ được áp dụng trong ngành điện công nghệp cụ thể là trong các bộ biến tần, các máy hàn điện tử và máy cắt plasma. Tuy nhiên nhiều người vẫn không biết IGBT là gì, hôm nay chúng tôi sẽ trình bày về công nghệ IGBT cũng như ưu điểm và tính áp dụng của nó vào thực tế.

Công nghệ IGBT là gì

IGBT là viết tắt của cụm từ tiếng anh Insulated Gate Bipolar Transistor là một loại Transistor có cực điều khiển cách ly là loại linh kiện bạn 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 là một phần tử trong các thiết bị điện hoạt động và 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 và các loại máy cơ khí.

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.

Hạn chế:

- 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.

Ứng dụng của công nghệ IGBT

Công nghệ IGBT được áp dụng trong nhiều lĩnh vực thuộc ngành điện công nghiệp, cụ thể công nghệ IGBT được sử dụng trong các máy hàn công nghiệp, các thiết bị điện công nghiệp, các mạng điện công nghiệp, bộ biến tần…

So với nhiều dòng máy hàn cơ trước đây thì máy hàn điện tử hiện được ứng dụng công nghệ mới IGBT tiên tiến và hiện đại hơn rất nhiều máy hàn sử dụng công nghệ IGBT có mối hàn đẹp và sáng hơn không có xỉ, tiết kiệm điện năng, dòng ổn định hơn, trọng lượng nhẹ và dễ sử dụng

IGBT được bật và tắt theo trình tự để tạo xung với các độ rộng khác nhau từ điện áp Tuyến dẫn Một chiều được trữ trong tụ điện.

Bằng cách sử dụng điều biến độ rộng xung hoặc PWM, IGBT có thể được bật và tắt theo trình tự giống với sóng dạng sin được áp dụng trên sóng mang. Ngoài ra trong biến tần IGBT còn có tác dụng  làm giảm sóng hài trong các mạng điện công nghiệp