Sterowniki IGBT i ich rola w działaniu tranzystorów

Tranzystory IGBT to nowoczesne łączniki półprzewodnikowe wykorzystywane w zasilaczach używanych w przemyśle, sprzęcie AGD, ładowarkach zainstalowanych w pojazdach elektrycznych i wielu innych urządzeniach. Obsługuje się je za pomocą tak zwanych sterowników bramkowych. Jak one działają? Jaka jest ich rola w funkcjonowaniu tranzystorów i w jaki sposób je chronią? Szczegółowo wyjaśniamy.

Jakie funkcje spełniają i czym są tranzystory IGBT?

Tranzystor to w pełni sterowalny element półprzewodnikowy, który instaluje się, by wzmacniał sygnał elektryczny. Natomiast tranzystor IGBT jest elementem mocy o wyższych napięciach znamionowych, który umożliwia przewodzenie większych prądów przy stosunkowo niewielkich stratach energii w obwodzie mocy. Na rynku istnieją elementy, dzięki którym można załączyć prądy do pojedynczych kiloamperów, jak również zablokować napięcia nawet do 4kV. Tranzystory IGBT zaliczamy do grona tranzystorów bipolarnych z izolowaną bramką.

Do czego służą sterowniki w tranzystorach IGBT?

Oczywiście tranzystory IGBT trzeba jakoś włączać i wyłączać. Do tego między innymi służą właśnie sterowniki IGBT, które dostarczają energię o odpowiednich parametrach do układu bramkowego. Sterowniki IGBT gwarantując odpowiednie wartości napięciowe oraz prądowe w obwodzie bramki zapewniają przełączanie o dużej dynamice i minimalnych stratach mocy. Dodatkowo sterowniki IGBT posiadają szereg zabezpieczeń chroniących tranzystor przed nadmiernymi przepięciami oraz przeciążeniami. Ponadto ten rodzaj sterownika gwarantuje separację galwaniczną pomiędzy poszczególnymi obwodami sterowania i mocy. Wiele podmiotów – do tego grona należy między innymi producent urządzeń elektroenergetycznych Markel – zajmuje się wytwarzaniem sterowników bramkowych.

Dlaczego tranzystory IGBT ze sterownikami bramkowymi są tak często wykorzystywane?

Niezaprzeczalnym faktem jest to, że tranzystory IGBT są obecnie najczęściej używanymi łącznikami w przemyśle energoelektronicznym i elektrotechnicznym. Dlaczego tak się dzieje? Ponieważ umożliwiają generowanie szybkozmiennych przebiegów o bardzo dużych częstotliwościach przy niskich stratach mocy. Jednocześnie cena tych elementów w stosunku do korzyści ich stosowania wypada najlepiej na rynku energoelektroniki. Szeroki zakres mocy oraz aplikacji, w których technologia ta jest z sukcesem wykorzystywana od wielu lat przyczyniają się do popularności tranzystorów IGBT.