Как проверить igbt транзистор

Как мультиметром проверить транзистор

Транзисторы — это полупроводниковые приборы, служащий для преобразования электрических величин. Основное их применение заключается в усилении сигнала и способность работать в режиме ключа. Они выпускаются с тремя и более выводами. Существует три вида приборов:

• биполярные;
• полевые;
• биполярные транзисторы с изолированным затвором.

Бывает ещё составной транзистор. Он подразумевает электрическое объединение в одном корпусе нескольких приборов одного типа. Такие сборки называются парой Дарлингтона и Шиклаи, также имеют три вывода.

Биполярное устройство

Разделяются по своему типу. Выпускаются как электронного, так и дырочного типа проводимости. В своей конструкции используют n-p или p-n переход. Дырочного типа транзисторы состоят из двух крайних областей p проводимости, и средней n проводимости. Электронного типа наоборот. Средняя зона называется базой, а примыкающие к ней области коллектором и эмиттером. Каждая зона имеет свой вывод.

Промежуток между граничащими переходами очень мал, не превышает микрометры. При этом содержание примесей в базе меньше, чем их количество в других зонах прибора. Графически биполярный прибор обозначается для PNP стрелкой внутрь, а NPN стрелкой наружу, что показывает направление тока.

Перед тем как проверить биполярный транзистор мультиметром, нужно понимать, какие физические процессы происходят в приборе. Основа работы устройства лежит в способности p-n перехода пропускать ток в одном направлении. При подаче питания на одном переходе возникает прямое напряжение, а на другом обратное. Область перехода с прямым напряжением имеет малое сопротивление, а с обратным — большое.

Принцип работы заключается в том, что прямой сигнал влияет на токи эмиттера и коллектора. При увеличении величины прямого сигнала возрастает ток в области прямого подключения.

Носители заряда перемещаются в зону базы, что приводит к увеличению тока и в обратной области подключения. Возникает объёмный заряд и электрическое поле, способствующее втягиванию в зону обратного подключения заряда другого знака.

В базе происходит частичное уничтожение зарядов противоположного знака, процесс рекомбинации. Благодаря чему и возникает ток базы.

Эмиттером называется область прибора, служащая для передачи носителей заряда в базу. Коллектором называют зону, предназначенную для извлечения носителей заряда из базы. А база — это область для передачи эмиттером противоположной величины заряда. Основной характеристикой прибора является вольт-амперная характеристика. На схеме элемент обозначается латинскими буквами VT или Q.

Полевой прибор

Полевые транзисторы были изобретены в 1952 году. Основное их достоинство в высоком входном сопротивлении по сравнению с биполярными приборами. Такие элементы часто называются униполярными или мосфетами. Разделяют их по способу управления, на транзисторы с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором.

Полевой транзистор выпускается с тремя выводами, один из них управляющий, называемый затвор. Другой исток, соответствующий эмиттерному выводу в биполярном приборе, и третий сток, вывод с которого снимается сигнал. В каждом типе устройства есть транзисторы с n-каналом и p-каналом.

Источник: https://kabel-house.ru/remont/kak-multimetrom-proverit-tranzistor/

Как правильно прозвонить транзистор? — Металлы, оборудование, инструкции

В мире электроники существует большое количество разных приспособлений и деталей. Их счёт идёт на миллионы и постоянно возрастает с изобретением всё новых приборов.

Несмотря на большое количество элементов электроники, каждый специалист данного направления знает о транзисторах. Это радиоэлектронный прибор, работающий на особых частотах, который имеет 3 вывода. Его работа заключается в уменьшении сопротивления силы тока.

Как уже можно было догадаться сегодня речь пойдёт о том, как проверить транзистор мультиметром.

С чего нужно начать?

Прежде чем начать работу с мультиметром, нужно уметь им пользоваться, знать какую модель вы применяете, а также уметь подсоединять его к сети.

Узнать, что за модель вы используете, можно посмотрев на его маркировку.

Обычно маркировка находится на коробке от прибора и там имеется полная информация о нём, а именно:

• Модель транзистора.
• Страна производитель.
• Выпускающая фирма.
• Гарантия на товар.

Если же по каким-то причинам у вас нет коробки от транзистора, исправить это можно путём поиска похожей фотографии в интернете, где и будет подробное описание прибора.

Проверка биполярного транзистора мультиметром

Далее мы поговорим об инструкции, как проверить транзистор:

• Присоединить большой красный щуп (СЕМ) – это будет считаться минусом, а чёрный присоединить к (МА) – это плюс.
• Далее необходимо включить устройство и перенаправить его в режим прозвонки или можно перевести в режим сопротивления на ваше усмотрение.
• После чего на экране вы увидите величину сопротивления энергии. В норме она колеблется от 0,3 до 0,7 Ом.
• Чтобы отобразить минимальное сопротивление необходимо обозначить мощность вашего перехода, и после всего проделанного ваш прибор полностью настроен и готов к его активному и длительному использованию.

Как проверить транзистор не выпаивая его?

Выпаивание любой детали из электроприбора очень ответственно дело, при котором допущение малейшей ошибки может полностью вывести из строя любой электроприбор.

Так как проверить транзистор не выпаивая его из схемы?

• Сначала нужно убедиться в его целостности.
• Затем проверить его генерацию.
• Далее вам следует обратить внимание на Л2, которое находится близ размыкания красных щупов.
• Свечение лампы Л2 свидетельствует о его работоспособности.

Если лампа Л2 не будет гореть, то это является верным признаком того, что прибор сломан. В таком случае не рекомендуется чинить его самостоятельно, так как велика вероятность того, что во время ремонта вы повредить остальные детали.

Советуем вам обратиться с такой проблемой к грамотному специалисту, который сможет починить транзистор.

Проверяем транзистор на плате

Теперь мы переходим к тому, как проверить транзистор на плате? Следует отметить, что это один из самых популярных вопросов по данной тематике.

На просторах интернета существует множество ответов на этот вопрос, но не все являются правильными с точки зрения физики и инженерии. Тестирование транзистора на плате происходит следующим образом:

Его сначала нужно подключить к плюсовой базе с помощью мощного источника. Если сделать всё правильно, то у вас должна загореться лампочка.

Чтобы провести аналогичное тестирование нужно аккуратно подать минус, в результате чего лампочка должна перестать светиться.

Проведение таких несложных манипуляций с прибором должно удостоверить вас о работоспособности детали. Если вы не получите таких результатов, то это свидетельствует о поломке транзистора.

Проверяем мультиметр транзистором IGBT

Транзистор IGBT был создан в Литве, и поэтому он несколько будет отличаться от отечественных приборов. Для его проверки вам необходимо осуществить каскадное соединение в биполярной структуре и затем посмотреть на показатели.

Далее провести прибор в режим полупроводника. Если все манипуляции сделаны верно, это показатель исправности мультиметра.

Заключение

Спасибо что воспользовались нашей статьёй. Мы попытались грамотно изложить мысли и ответить на все интересующие вопросы.

При работе с электроприборами будьте внимательны и тогда работа с ними принесёт невероятный энтузиазм и удовольствие. Желаем удачи!

Фото советы как проверить транзистор мультиметром

Источник: https://spb-metalloobrabotka.com/kak-pravilno-prozvonit-tranzistor/

Как проверить и прозвонить транзистор: особенности работы мультиметром — Станок

17.12.2019

Радиоэлектроника для начинающих

• Занимаясь ремонтом и конструированием электроники, частенько приходится проверять транзистор на исправность.
• Рассмотрим методику проверки биполярных транзисторов обычным цифровым мультиметром, который есть практически у каждого начинающего радиолюбителя.
• Несмотря на то, что методика проверки биполярного транзистора достаточно проста, начинающие радиолюбители порой могут столкнуться с некоторыми трудностями.
• Об особенностях тестирования биполярных транзисторов будет рассказано чуть позднее, а пока рассмотрим самую простую технологию проверки обычным цифровым мультиметром.

Для начала нужно понять, что биполярный транзистор можно условно представить в виде двух диодов, так как он состоит из двух p-n переходов. А диод, как известно, это ничто иное, как обычный p-n переход.

Вот условная схема биполярного транзистора, которая поможет понять принцип проверки. На рисунке p-n переходы транзистора изображены в виде полупроводниковых диодов.

Устройство биполярного транзистора p-n-p структуры с помощью диодов изображается следующим образом.

Как известно, биполярные транзисторы бывают двух типов проводимости: n-p-n и p-n-p. Этот факт нужно учитывать при проверке. Поэтому покажем условный эквивалент транзистора структуры n-p-n составленный из диодов. Этот рисунок нам понадобиться при последующей проверке.

Транзистор со структурой n-p-n в виде двух диодов.

Суть метода сводиться к проверке целостности этих самых p-n переходов, которые условно изображены на рисунке в виде диодов. А, как известно, диод пропускает ток только в одном направлении.

Если подключить плюс (+) к выводу анода диода, а минус (-) к катоду, то p-n переход откроется, и диод начнёт пропускать ток.

Если проделать всё наоборот, подключить плюс (+) к катоду диода, а минус (-) к аноду, то p-n переход будет закрыт и диод не будет пропускать ток.

Если вдруг при проверке выясниться, что p-n переход пропускает ток в обоих направлениях, то значит он «пробит». Если же p-n переход не пропускает ток ни в одном из направлений, то значит переход в «обрыве». Естественно, что при пробое или обрыве хотя бы одного из p-n переходов транзистор работать не будет.

Обращаем внимание, что условная схема из диодов необходима лишь для более наглядного представления о методике проверки транзистора. В реальности транзистор имеет более изощрённое устройство.

Функционал практически любого мультиметра поддерживает проверку диода. На панели мультиметра режим проверки диода изображается в виде условного изображения, который выглядит вот так.

Думаю, уже понятно, что проверять транзистор мы будем как раз с помощью этой функции.

Небольшое пояснение. У цифрового мультиметра есть несколько гнёзд для подключения измерительных щупов. Три, а то и больше.

При проверке транзистора необходимо минусовой щуп (чёрный) подключить к гнезду COM (от англ.

слова common – «общий»), а плюсовой щуп (красный) в гнездо с обозначением буквы омега Ω, буквы V и, возможно, других букв. Всё зависит от функционала прибора.

Почему я так подробно рассказываю о том, как подключать измерительные щупы к мультиметру? Да потому, что щупы можно элементарно перепутать и подключить чёрный щуп, который условно считается «минусовым» к гнезду, к которому нужно подключить красный, «плюсовой» щуп. В итоге это вызовет неразбериху, и, как следствие, ошибки. Будьте внимательней!

Теперь, когда сухая теория изложена, перейдём к практике.

Какой мультиметр будем использовать?

В качестве мультиметра использовался многофункциональный мультитестер Victor VC9805+, хотя для измерений подойдёт любой цифровой тестер, вроде всем знакомых DT-83x или MAS-83x. Такие мультиметры можно купить не только на радиорынках, магазинах радиодеталей, но и в магазинах автозапчастей. Подходящий мультиметр можно купить в интернете, например, на Алиэкспресс.

Вначале проведём проверку кремниевого биполярного транзистора отечественного производства КТ503. Он имеет структуру n-p-n. Вот его цоколёвка.

Для тех, кто не знает, что означает это непонятное слово цоколёвка, поясняю. Цоколёвка — это расположение функциональных выводов на корпусе радиоэлемента.

Для транзистора функциональными выводами соответственно будут коллектор (К или англ.- С), эмиттер (Э или англ.

— Е), база (Б или англ.- В).

Сначала подключаем красный (+) щуп к базе транзистора КТ503, а чёрный (-) щуп к выводу коллектора. Так мы проверяем работу p-n перехода в прямом включении (т. е. когда переход проводит ток). На дисплее появляется величина пробивного напряжения. В данном случае оно равно 687 милливольтам (687 мВ).

Далее не отсоединяя красного щупа от вывода базы, подключаем чёрный («минусовой») щуп к выводу эмиттера транзистора.

Как видим, p-n переход между базой и эмиттером тоже проводит ток. На дисплее опять показывается величина пробивного напряжения равная 691 мВ. Таким образом, мы проверили переходы Б-К и Б-Э при прямом включении.

Чтобы удостовериться в исправности p-n переходов транзистора КТ503 проверим их и в, так называемом, обратном включении. В этом режиме p-n переход ток не проводит, и на дисплее не должно отображаться ничего, кроме «1». Если на дисплее единица «1», то это означает, что сопротивление перехода велико, и он не пропускает ток.

Чтобы проверить p-n переходы Б-К и Б-Э в обратном включении, поменяем полярность подключения щупов к выводам транзистора КТ503. Минусовой («чёрный») щуп подключаем к базе, а плюсовой («красный») сначала подключаем к выводу коллектора

А затем, не отключая минусового щупа от вывода базы, к эмиттеру.

Как видим из фотографий, в обоих случаях на дисплее отобразилась единичка «1», что, как уже говорилось, указывает на то, что p-n переход не пропускает ток. Так мы проверили переходы Б-К и Б-Э в обратном включении.

Если вы внимательно следили за изложением, то заметили, что мы провели проверку транзистора согласно ранее изложенной методике. Как видим, транзистор КТ503 оказался исправен.

Пробой P-N перхода транзистора

В случае если какой либо из переходов (Б-К или Б-Э) пробиты, то при их проверке на дисплее мультиметра обнаружиться, что они в обоих направлениях, как в прямом включении, так и в обратном, показывают не пробивное напряжение p-n перехода, а сопротивление. Это сопротивление либо равно нулю «0» (будет пищать буззер), либо будет очень мало.

При обрыве, p-n переход не пропускает ток ни в прямом, ни в обратном направлении – на дисплее в обоих случаях будет «1». При таком дефекте p-n переход как бы превращается в изолятор.

Проверка биполярных транзисторов структуры p-n-p проводится аналогично. Но при этом необходимо сменить полярность подключения измерительных щупов к выводам транзистора. Вспомним рисунок условного изображения транзистора p-n-p в виде двух диодов. Если забыли, то гляньте ещё раз и вы увидите, что катоды диодов соединены вместе.

В качестве образца для наших экспериментов возьмём отечественный кремниевый транзистор КТ3107 структуры p-n-p. Вот его цоколёвка.

В картинках проверка транзистора будет выглядеть так. Проверяем переход Б-К при прямом включении.

Как видим, переход исправен. Мультиметр показал пробивное напряжение перехода – 722 мВ.

То же самое проделываем и для перехода Б-Э.

Как видим, он также исправен. На дисплее – 724 мВ.

1. Теперь проверим исправность переходов в обратном направлении – на наличие «пробоя» перехода.
2. Переход Б-К при обратном включении
3. Переход Б-Э при обратном включении.

В обоих случаях на дисплее прибора – единичка «1». Транзистор исправен.

Подведём итог и распишем краткий алгоритм проверки транзистора цифровым мультиметром:

• Определение цоколёвки транзистора и его структуры;
• Проверка переходов Б-К и Б-Э в прямом включении с помощью функции проверки диода;
• Проверка переходов Б-К и Б-Э в обратном включении (на наличие «пробоя») с помощью функции проверки диода;

При проверке необходимо помнить о том, что кроме обычных биполярных транзисторов существуют различные модификации этих полупроводниковых компонентов. К таковым можно отнести составные транзисторы (транзисторы Дарлингтона), «цифровые» транзисторы, строчные транзисторы (так называемые «строчники») и т.д.

Все они имеют свои особенности, как, например, встроенные защитные диоды и резисторы. Наличие этих элементов в структуре транзистора порой усложняют их проверку с помощью данной методики.

Поэтому прежде чем проверить неизвестный вам транзистор желательно ознакомиться с документацией на него (даташитом).

О том, как найти даташит на конкретный электронный компонент или микросхему, я рассказывал здесь.

» Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Источник: https://regionvtormet.ru/svarka/kak-proverit-i-prozvonit-tranzistor-osobennosti-raboty-multimetrom.html

Как проверить полевой МОП (Mosfet)

В этой статье я расскажу вам, как проверить полевой транзистор с изолированным затвором, то есть МОП-транзистор. Это вторая часть статьи по проверки полевых транзисторов. В первой части я рассказывал, как проверить транзистор с управляющим p-n переходом.

Да, полевые транзисторы с управляющим p-n переходом уходят в прошлое, а сейчас в современных схемах применяются более совершенные полевые транзисторы с изолированным затвором. Тогда предлагаю научиться их проверять.

Но для того, что бы понять, как проверить полевой транзистор, давайте я вам в двух словах расскажу, как он устроен.

Полевой транзистор с изолированным затвором мы знаем под более привычным названием МОП -транзистор (метал -окисел-полупроводник), МДП -транзистор(метал -диэлектрик-полупроводник), либо в английском варианте MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor)

Эти аббревиатуры вытекают из структуры построения транзистора. А именно.

Структура полевого MOSFET транзистора

Для создания МОП-транзистора берется подложка, выполненная из p-полупроводника, где основными носителями заряда являются положительные заряды, так называемые дырки. На рисунке вы видите, что вокруг ядра атома кремния вращаются электроны, обозначенные белыми шариками.

Когда электрон покидает атом, в этом месте образуется «дырка» и атом приобретает положительный заряд, то есть становиться положительным ионом. Дырки на модели обозначены, как зеленые шарики.

На p-подложке создаются две высоколегированные n-области, то есть области с большим количеством свободных электронов. На рисунке эти свободные электроны обозначены красными шариками.

Свободные электроны свободно перемещаются по n-области. Именно они впоследствии и будут участвовать в создании тока через МДП-тназистор.

Пространство между двумя n-областями, называемое каналом покрывается диэлектриком, обычно это диоксид кремния.

Над диэлектрическим слоем располагают металлический слой. N-области и металлический слой соединяют с выводами будущего транзистора.

Выводы транзистора называются исток, затвор и сток.

Ток в МОП-транзисторе течет от истока через канал к стоку. Для управления этим током служит изолированный затвор.

Однако если подключить напряжение между истоком и стоком, при отсутствии напряжения на затворе ток через транзистор не потечет, потому что на его пути будет барьер из p-полупроводника.

Если подать на затвор положительное напряжение, относительно истока, то возникающее электрическое поле будет к области под затвором притягивать электроны и выталкивать дырки.

По достижению определенной концентрации электронов под затвором, между истоком и стоком создается тонкий n-канал, по которому потечет ток от истока к стоку.

Следует сказать, что ток через транзистор можно увеличить, если подать больший потенциал напряжения на затвор. При этом канал становиться шире, что приводит к увеличению тока между истоком и стоком.

МДП-транзистор с каналом p-типа имеет аналогичную структуру, однако подложка в таком транзисторе выполнена из полупроводника n-типа, а области истока и стока из высоколегированного полупроводника p-типа.

В таком полевом транзисторе основными носителями заряда являются положительные ионы (дырки). Для того, что бы открыть канал в полевом транзисторе с каналом p-типа необходимо на затвор подать отрицательный потенциал.

Проверка полевого MOSFET транзистора цифровым мультиметром

Для примера возьмем полевой МОП-транзистор с каналом n-типа IRF 640. Условно-графическое обозначение такого транзистора и его цоколевку вы видите на следующем рисунке.

Перед началом проверки транзистора замкните все его выводы между собой, что бы снять возможный заряд с транзистора.

Проверка встроенного диода

Для начал следует подготовить мультимер и перевести его в режим проверки диодов. Для этого переключатель режимов/пределов установите в положение с изображением диода.

В этом режиме мультиметр при подключении диода в прямом направлении (плюс прибора на анод, минус прибора на катод) показывает падение напряжения на p-n переходе диода. При включении диода в обратном направлении мультиметр показывает «1».

Итак, подключаем щупы мультиметра, как было сказано выше, в прямом включении диода. Таким образом, красный шум (+) подключаем на исток, а черный (-) на сток.

Мультиметр должен показать падение напряжение на переходе порядка 0,5-0,7.

Меняем полярность подключения встроенного диода, при этом мультиметр, при исправности диода покажет «1».

Проверка работы полевого МОП транзистора

Проверяемый нами МОП-транзистор имеет канал n-типа, поэтому, что бы канал стал электропроводен необходимо на затвор транзистора относительно истока либо стока подать положительный потенциал. При этом электроны из подложки переместятся в канал, а дырки будут вытолкнуты из канала. В результате канал между истоком и стоком станет электропроводен и через транзистор потечет ток.

Для открытия транзистора будет достаточно напряжения на щупах мультиметра в режиме прозвонки диодов.

Поэтому черный (отрицательный) щуп мультиметра подключаем на исток (или сток), а красным касаемся затвора.

Если транзистор исправен, то канал исток-сток станет электропроводным, то есть транзистор откроется.

Теперь если прозвонить канал исток-сток, то мультиметр покажет какое-то значение падение напряжения на канале, в виду того, что через транзистор потечет ток.

Таким образом черный щуп транзистора ставим на исток, а красный на сток и мультиметр покажет падение напряжение на канале.

Если поменять полярность щупов, то показания мультиметра будут примерно одинаковыми.

Что бы закрыть транзистор достаточно относительно истока на затвор подать отрицательный потенциал.

Следовательно, подключаем положительный (красный) щуп мультиметра на исток, а черным касаемся затвор.

При этом исправный транзистор закроется. И если после этого прозвонить канал исток-сток, то мультиметр покажет лишь падение напряжения на встроенном диоде.

Если транзистор управляется напряжением с мультиметра (то есть открывается и закрывается), значит можно сделать вывод, что транзистор исправен.

Проверка полевого МОП – транзистора с каналом p-типа осуществляется подобным образом. За тем исключением, что во всех пунктах проверки полярность подключения щупов меняется на противоположную.

Более подробно и просто всю методику проверки полевого транзистора я изложил в следующем видеоуроке:

Источник: http://www.sxemotehnika.ru/zhurnal/kak-proverit-polevoi-mop-mosfet-tranzistor-tcifrovym-multimetrom.html

IGBT транзисторы принцип работы — Все об электричестве

Биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ) – по-английски «insulated gate bipolar transistor» или сокращённо IGBT – это компонент, управление которым, как полевым транзистором, осуществляют напряжением, а протекание тока по силовым выводам коллектора и эмиттера обусловлено, как у биполярного транзистора, движением носителей зарядов обоих типов. В едином технологическом цикле в полупроводнике организуют структуры мощного биполярного p-n-p транзистора, которым управляет МОП-транзистор малой мощности, имеющий n-канал. Выводы БТИЗ носят названия затвора, коллектора и эмиттера.

Достоинства: возможность коммутации токов в тысячи ампер и допустимость прикладывания постоянного напряжения коллектор-эмиттер в несколько киловольт к запертому транзистору. Если напряжение коллектор-эмиттер запертого БТИЗ превышает приблизительно 600В, то падающее на выводах коллектор-эмиттер открытого БТИЗ напряжение насыщения обычно меньше по сравнению с полевыми транзисторами той же ценовой группы.

Недостатки: даже наименее инерционные БТИЗ предназначены для функционирования на много более низкой частоте, нежели полевые транзисторы, причём чем выше частота, тем ниже максимально допустимая амплитуда тока коллектора транзистора.

При этом БТИЗ по частотным свойствам подразделяют на группы. При изготовлении БТИЗ помимо необходимого биполярного p-n-p транзистора возникает ещё и паразитный биполярный n-p-n транзистор, и они совместно образуют структуру тиристора.

Это отражено на эквивалентной схеме БТИЗ, изображённой на рис. 6.1, где компонент VT2 – это паразитный транзистор.

При высокой скорости переключения компонента или при протекании по выводам коллектор-эмиттер короткого импульса тока большой амплитуды и прочего структура тиристора в БТИЗ может самопроизвольно перейти в открытое состояние. При этом БТИЗ теряет управляемость, и транзистор, как и устройство, в котором он работал, могут выйти из строя.

Прикладывая отпирающее напряжение к выводам затвор-эмиттер, БТИЗ из отсечки переводят в состояние насыщения, сопротивление коллектор-эмиттер падает, и по этим выводам течёт ток нагрузки. Если напряжение затвор-эмиттер отсутствует, то транзистор имеет состояние отсечки, в котором ток через выводы коллектор-эмиттер практически отсутствует.

Таким образом, БТИЗ – это полностью управляемые компоненты. Современные силовые модули БТИЗ выдерживают прямой ток коллектора силой до 1,8 кА, напряжение коллектор-эмиттер в закрытом состоянии до 4,5 кВ.

БТИЗ обычно используют в качестве электронных ключей в импульсных преобразователях, например, инверторных сварочных аппаратов, в системах управления электродвигателями и т.д.

6.2. Конструкция и принцип действия БТИЗ

Простейшая структура БТИЗ планарного исполнения отражена на рис. 6.2.

Из рисунка видно, что на металлическом основании, к которому присоединён вывод коллектора, расположена подложка p+, а на ней находятся два n-слоя. Эти слои понижают коэффициент усиления p-n-p структуры мощного биполярного транзистора. Ближайший к подложке n+-слой необходим для снижения вероятности самопроизвольного отпирания тиристорной структуры.

Более удалённый от подложки n–-слой претворяют в жизнь эпитаксиальным наращиванием или другими способами. Подложка p+ играет роль эмиттера биполярного p-n-p транзистора, область n–-слоя – его базы, а область p-типа, к которой подключают вывод эмиттера БТИЗ, – его коллектора.

Над n–-слоем расположена p-область, которая выполняет функцию канала управляющего МОП-транзистора, затвор которого выполнен из поликристаллического кремния и изолирован от полупроводника эмиттерной области слоем оксида SiO2.

В этой канальной p-области размещены n+-зоны, которые выступают в качестве стока МОП-транзистора, а его истоком служит n–-область. Затвор структуры МОП-транзистора соединён с выводом затвора БТИЗ.

Если на затвор БТИЗ относительно эмиттера подать напряжение положительной полярности, отпирающее компонент, то это приведёт вначале к открыванию под воздействием электрического поля структуры МОП-транзистора и инжекции электронов в её канал.

В результате возникает инжекция носителей заряда в n–-слой, служащий базой структуры биполярного p-n-p транзистора, которая переходит в состояние насыщения. Таким образом, вначале происходит отпирание структуры МОП-транзистора, а лишь затем структуры биполярного p-n-p транзистора.

Сопротивление коллектор-эмиттер открытого БТИЗ имеет очень малую величину, а по выводу коллектора компонента течёт ток нагрузки.

Если убрать поданное ранее отпирающее напряжение на выводы затвор-эмиттер БТИЗ, то канал в структуре МОП-транзистора исчезает, в n–-слое происходит снижение концентрации носителей зарядов ввиду рекомбинации. Рекомбинация – процесс не мгновенный; пока она идет, транзистор не закрыт. Лишь по завершении рекомбинации БТИЗ переходит в состояние отсечки.

6.3. Основные параметры БТИЗ

К наиболее важным параметрам IGBT относят следующее:

• Длительность включения и выключения транзистора, мкс.
• Ёмкости затвор-эмиттер, коллектор-эмиттер и затвор-коллектор при заданном напряжении коллектор-эмиттер, нФ.
• Заряд затвора транзистора, нКл.
• Максимально допустимую температуру нагрева кристалла транзистора, °C.
• Максимальную мощность рассеяния, Вт.
• Напряжение насыщения, т.е. напряжение между выводами коллектор-эмиттер открытого транзистора, В.
• Предельно допустимый импульсный ток коллектора при температуре 25 °C, А.
• Предельно допустимый постоянный ток коллектора при температуре 25 °C, А.
• Предельную скорость нарастания напряжения, не приводящую к самопроизвольному открыванию транзистора, dU / dt.
• Тепловое сопротивление переход-корпус, °C / Вт.
• Энергии включения, выключения и переключения, мДж.

Источник: https://contur-sb.com/igbt-tranzistory-printsip-raboty/

Применение igbt транзисторов в инверторе — Сварка Профи

В настоящее время в электронике имеют большую популярность IGBT транзисторы. Если расшифровать эту аббревиатуру с английского языка, то это биполярный транзистор с изолированным затвором. Он применяется в виде электронного мощного ключа для систем управления приводами механизмов, в источниках питания.

Этот силовой транзистор сочетает в себе свойства биполярного и полевого транзистора. Он управляется путем подачи напряжения на затвор, изолированный от цепи. Характерным свойством этого транзистора является низкая величина мощности управления, которая применяется для переключений мощных силовых цепей.

Наибольшей популярностью пользуются IGBT в силовых цепях преобразователей частоты и электродвигателей переменного тока мощностью до 1 мегаватта. По вольтамперным свойствам эти транзисторы аналогичны биполярным моделям полупроводников, но качество и чистота коммутации у них намного больше.

Современные технологии изготовления дают возможность оптимизировать транзисторы по функциональным характеристикам. Уже разработаны полупроводники, способные работать при большем напряжении и величине тока.

Основные параметры

• Управляющее напряжение – это разность потенциалов, способная управлять работой затвора.
• Наибольший допустимый ток.
• Напряжение пробоя между эмиттером и коллектором.
• Ток отсечки эмиттер-коллектор.
• Напряжение насыщения эмиттер-коллектор.
• Входная емкость.
• Выходная емкость.
• Паразитная индуктивность.
• Период задержки подключения.
• Период задержки выключения.
• Внутреннее сопротивление.

В регуляторах скорости применяются IGBT транзисторы с рабочей частотой в несколько десятков кГц.

Достоинства

• Простая параллельная схема.
• Отсутствие потерь.
• Повышенная плотность тока.
• Устойчивость к замыканиям.
• Малые потери в открытом виде.
• Возможность функционирования при повышенной температуре (выше 100 градусов).
• Эксплуатация с высоким напряжением (выше 1 кВ) и мощностями (более 5 кВт).

При проектировании схем подключения с транзисторами нужно иметь ввиду, что существует ограничение по наибольшему току. Для этого применяют некоторые способы:

• Правильный подбор тока защиты.
• Выбор сопротивления затвора.
• Использование обходных путей коммутации.

Устройство и работа

Внутреннее устройство IGBT транзисторов включает в себя каскад двух электронных ключей, управляющих конечным выходом.

Принцип действия транзистора заключается в двух этапах:

• При подаче напряжения положительного потенциала между истоком и затвором полевой транзистор открывается, появляется n-канал между стоком и истоком.
• Начинается движение заряженных электронов из n-области в р-область, вследствие чего открывается биполярный транзистор. В результате этого от эмиттера к коллектору протекает электрический ток.

IGBT транзисторы служат для приближения токов замыкания к безопасному значению. Они ограничивают напряжение затвора следующими методами:

• С помощью привязки к определенному значению напряжения. Это достигается тогда, когда драйвер затвора имеет постоянное напряжение. Главным способом является добавление в схему диода, имеющего малое падение напряжения (диод Шоттки). Значительный эффект получается путем уменьшения индуктивности цепи затвора и питания.
• Ограничение значения напряжения затвора путем использования стабилитрона в схеме затвора и эмиттера. Неплохая эффективность получается за счет установки диодов к дополнительным клеммам модуля. Диоды применяются с малым разбросом и температурной зависимостью.
• Подключение в цепь отрицательной обратной связи эмиттера. Такой способ доступен, когда подключен эмиттер драйвера затвора к клеммам эмиттера модуля.

Сфера использования

IGBT транзисторы чаще всего работают в сетях высокого напряжения до 6,5 киловольт для надежной и безопасной работы электроустановок в аварийном режиме при коротких замыканиях.

Вышеперечисленные свойства транзисторов дают возможность использовать их в частотно-регулируемых приводах, инверторах, импульсных регуляторах тока, а также в сварочных аппаратах.

Также IGBT применяются в системах мощных приводов управления электровозов, троллейбусов. Это повышает КПД и создает повышенную плавность хода.

Силовые транзисторы широко используются в цепях высокого напряжения. Они входят в состав схем посудомоечных машин, бытовых кондиционеров, автомобильного зажигания, блоков питания телекоммуникационного оборудования.

Проверка исправности

IGBT транзисторы проверяются в случаях ревизии при неисправностях электрического устройства.

Проверку проводят с помощью мультитестера путем прозвонки электродов эмиттера и коллектора в двух направлениях, чтобы проверить отсутствие замыкания.

Емкость входа эмиттер-затвор необходимо зарядить отрицательным напряжением. Это делается кратковременным касанием щупа мультиметра «СОМ» затвора и щупа «V/Ω/f» эмиттера.

Чтобы произвести проверку, нужно убедиться, работает ли в нормальном режиме транзистор. Для этого зарядим емкость на входе эмиттер-затвор положительным полюсом.

  Это делается коротким касанием щупа «V/Ω/f» затвора, а щупа «СОМ» эмиттера. Контролируется разность потенциалов эмиттера и коллектора, которая не должна превышать 1,5 вольта.

Если напряжения тестера не хватит для открывания транзистора, то входную емкость можно зарядить от питания напряжением до 15 вольт.

IGBT модули

Силовые транзисторы производятся не только в виде отдельных полупроводников, но и в виде модулей. Такие модули входят в состав частотных преобразователей для управления электромоторами.

Схема преобразователя частоты имеет технологичность изготовления выше, если в состав входят модули IGBT транзисторов. На изображенном модуле выполнен мост из двух силовых транзисторов.

IGBT транзисторы нормально функционируют при рабочей частоте до 50 кГц. Если частоту повышать, то повышаются и потери. Свои возможности силовые транзисторы проявляют максимально при напряжении выше 400 В. Поэтому такие транзисторы часто встречаются в мощных электрических приборах высокого напряжения, а также в промышленном оборудовании.

Из истории возникновения

Полевые транзисторы стали появляться в 1973 году. Затем разработали составной транзистор, который оснастили управляемым транзистором с помощью полевого полупроводника с затвором.

Первые силовые транзисторы имели недостатки, выражавшиеся в медленном переключении, низкой надежностью. После 90 годов и по настоящее время эти недостатки устранены. Силовые полупроводники имеют повышенное входное сопротивление, малый уровень управляющей мощности, малый показатель остаточного напряжения.

Сейчас существуют модели транзисторов, способных коммутировать ток до нескольких сотен ампер, с рабочим напряжением в тысячи вольт.

Похожие темы:

Источник: https://fgpip.ru/drugoe/primenenie-igbt-tranzistorov-v-invertore.html

IGBT транзистор

Радиоэлектроника для начинающих

В современной силовой электронике широкое распространение получили так называемые транзисторы IGBT. Данная аббревиатура заимствована из зарубежной терминологии и расшифровывается как Insulated Gate Bipolar Transistor, а на русский манер звучит как Биполярный Транзистор с Изолированным Затвором. Поэтому IGBT транзисторы ещё называют БТИЗ.

БТИЗ представляет собой электронный силовой прибор, который используется в качестве мощного электронного ключа, устанавливаемого в импульсные источники питания, инверторы, а также системы управления электроприводами.

IGBT транзистор — это довольно хитроумный прибор, который представляет собой гибрид полевого и биполярного транзистора. Данное сочетание привело к тому, что он унаследовал положительные качества, как полевого транзистора, так и биполярного.

Суть его работы заключается в том, что полевой транзистор управляет мощным биполярным. В результате переключение мощной нагрузки становиться возможным при малой мощности, так как управляющий сигнал поступает на затвор полевого транзистора.

Вот так выглядят современные IGBT FGH40N60SFD фирмы Fairchild. Их можно обнаружить в сварочных инверторах марки «Ресанта» и других аналогичных аппаратах.

Внутренняя структура БТИЗ – это каскадное подключение двух электронных входных ключей, которые управляют оконечным плюсом. Далее на рисунке показана упрощённая эквивалентная схема биполярного транзистора с изолированным затвором.

Упрощённая эквивалентная схема БТИЗ

Весь процесс работы БТИЗ может быть представлен двумя этапами: как только подается положительное напряжение, между затвором и истоком открывается полевой транзистор, то есть образуется n — канал между истоком и стоком. При этом начинает происходить движение зарядов из области n в область p, что влечет за собой открытие биполярного транзистора, в результате чего от эмиттера к коллектору устремляется ток.

История появления БТИЗ

Впервые мощные полевые транзисторы появились в 1973 году, а уже в 1979 году была предложена схема составного транзистора, оснащенного управляемым биполярным транзистором при помощи полевого с изолированным затвором. В ходе тестов было установлено, что при использовании биполярного транзистора в качестве ключа на основном транзисторе насыщение отсутствует, а это значительно снижает задержку в случае выключения ключа.

Несколько позже, в 1985 году был представлен БТИЗ, отличительной особенностью которого была плоская структура, диапазон рабочих напряжений стал больше. Так, при высоких напряжениях и больших токах потери в открытом состоянии очень малы. При этом устройство имеет похожие характеристики переключения и проводимости, как у биполярного транзистора, а управление осуществляется за счет напряжения.

Первое поколение устройств имело некоторые недостатки: переключение происходило медленно, да и надежностью они не отличались. Второе поколение увидело свет в 90-х годах, а третье поколение выпускается по настоящее время: в них устранены подобнее недостатки, они имеют высокое сопротивление на входе, управляемая мощность отличается низким уровнем, а во включенном состоянии остаточное напряжение также имеет низкие показатели.

Уже сейчас в магазинах электронных компонентов доступны IGBT транзисторы, которые могут коммутировать токи в диапазоне от нескольких десятков до сотен ампер (Iкэ max), а рабочее напряжение (Uкэ max) может варьироваться от нескольких сотен до тысячи и более вольт.

Условное обозначение БТИЗ (IGBT) на принципиальных схемах

Поскольку БТИЗ имеет комбинированную структуру из полевого и биполярного транзистора, то и его выводы получили названия затвор — З (управляющий электрод), эмиттер (Э) и коллектор (К). На зарубежный манер вывод затвора обозначается буквой G, вывод эмиттера – E, а вывод коллектора – C.

Условное обозначение БТИЗ (IGBT)

На рисунке показано условное графическое обозначение биполярного транзистора с изолированным затвором. Также он может изображаться со встроенным быстродействующим диодом.

Особенности и сферы применения БТИЗ

Отличительные качества IGBT:

• Управляется напряжением (как любой полевой транзистор);
• Имеют низкие потери в открытом состоянии;
• Могут работать при температуре более 1000C;
• Способны работать с напряжением более 1000 Вольт и мощностями свыше 5 киловатт.

Перечисленные качества позволили применять IGBT транзисторы в инверторах, частотно-регулируемых приводах и в импульсных регуляторах тока. Кроме того, они часто применяются в источниках сварочного тока (подробнее об устройстве сварочного инвертора), в системах управления мощными электроприводами, которые устанавливаются, например, на электротранспорт: электровозы, трамваи, троллейбусы. Такое решение значительно увеличивает КПД и обеспечивает высокую плавность хода.

Кроме того, устанавливают данные устройства в источниках бесперебойного питания и в сетях с высоким напряжением. Их можно обнаружить в составе электронных схем стиральных, швейных и посудомоечных машин, инверторных кондиционеров, насосов, системах электронного зажигания автомобилей, системах электропитания серверного и телекоммуникационного оборудования. Как видим, сфера применения БТИЗ довольно велика.

IGBT-модули

IGBT-транзисторы выпускаются не только в виде отдельных компонентов, но и в виде сборок и модулей. На фото показан мощный IGBT-модуль BSM 50GB 120DN2 из частотного преобразователя (так называемого «частотника») для управления трёхфазным двигателем.

IGBT модуль

Схемотехника частотника такова, что технологичнее применять сборку или модуль, в котором установлено несколько IGBT-транзисторов. Так, например, в данном модуле два IGBT-транзистора (полумост).

Стоит отметить, что IGBT и MOSFET в некоторых случаях являются взаимозаменяемыми, но для высокочастотных низковольтных каскадов предпочтение отдают транзисторам MOSFET, а для мощных высоковольтных – IGBT.

Так, например, IGBT транзисторы прекрасно выполняют свои функции при рабочих частотах до 20-50 килогерц. При более высоких частотах у данного типа транзисторов увеличиваются потери. Также наиболее полно возможности IGBT транзисторов проявляются при рабочем напряжении более 300-400 вольт. Поэтому биполярные транзисторы с изолированным затвором легче всего обнаружить в высоковольтных и мощных электроприборах, промышленном оборудовании.

» Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Источник: https://go-radio.ru/igbt-transistor.html

Схема для проверки полевых транзисторов – Как проверить транзистор | Электрик

Часто в ремонте разной электронной техники возникает подозрение в неисправности биполярных или полевых (Mosfet) транзисторов.

Помимо специализированных приборов и пробников для проверки транзисторов, существуют способы доступные всем, из минимума нам подойдет самый простой тестер или мультиметр.

Как мы знаем транзисторы, в основном, бывают двух разновидностей: биполярные и полевые, принцип работы их похож но способы проверки существенно отличаются, поэтому мы рассмотрим разные методы проверки для каждых транзисторов по отдельности.

Проверка биполярных транзисторов

Способы проверки биполярных транзисторов достаточно просты и для удобства нужно помнить что биполярный транзистор условно представляет из себя два диода с точкой по середине, по сути из двух p-n переходов.

Биполярные транзисторы существуют двух типов проводимости: p-n-p и  n-p-n что необходимо помнить и учитывать при проверке.

А диод как мы знаем, пропускает ток только в одну сторону, что мы и будем проверять.

Если так получится что ток проходит в обе стороны перехода то это явно указывает на то что транзистор «пробит» но это все условности, в реальности же при замере сопротивления ни в какой из позиций проверяемых переходов не должно быть «нулевого» сопротивления — поэтому это и есть самый простой способ выявления поломки транзистора.
Ну а теперь рассмотрим более достоверные способы проверки и поподробней.

И так выставляем тестер или мультиметр в режим прозвонки (проверка диодов), дальше нужно убедится в том что щупы вставлены в правильные разъемы (красный и черный), а на дисплее нет значка «разряжен». На дисплее должна быть единица а при замыкание щупов должны высветится нули (или близкие к нулям значения), также должен прозвучать звуковой сигнал. И так мы убедились в выборе правильного режима мультиметра, можем приступать к проверке.

И так поочередно проверяем все переходы транзистора:

• База — Эмиттер — исправный переход будит вести себя как диод, то есть проводить ток только в одном направление.

• База — Коллектор — исправный переход будит вести себя как диод, то есть проводить ток только в одном направление.

• Эмиттер — Коллектор — в исправном состояние сопротивление перехода должно быть «бесконечное», то есть переход не должен пропускать ток или прозваниватmся ни в одном из положений полярности.

В зависимости от полярности транзистора (p-n-p или n-p-n) будит зависить лишь направление «прозвонки» переходов база-эмиттер и база-коллектор, с разной полярностью транзисторов направление будет противоположное.

Как определяется «пробитый» переход?
Если мультиметр обнаружит что какой ли бо из переходов (Б-К или Б-Э) в обоих из включений полярности имеет «нулевое» сопротивление и пищит звуковая индикация то такой переход пробит и транзистор неисправен.

Как определить обрыв p-n перехода?
Если один из переходов в обрыве — он не будит пропускать ток и прозваниватся ни в одну из сторон полярности как бы вы не меняли при этом полярность щупов.

Думаю всем понятно как проверять переходы транзистора, суть проверки такая же как у диодов, черный (минусовой) щуп ставим например на коллектор, а красный щуп (плюсовой) на базу и смотрим показания на дисплее. Затем меняем щупы тестера местами и смотрим показания снова. В исправного транзистора в одном случае должно быть какое то значение, как правило больше 100, в другом случае на дисплее должна быть единица «1» что говорит о «бесконечном» сопротивление.

Проверка транзистора стрелочным тестером

Принцип проверки все тот же, мы проверяем переходы (как диоды)Отличие лишь в том что такие «омметры» не имеют режима прозвонки диодов и «бесконечное» сопротивление у них находится в начальном состояние стрелки, а максимальное отклонение стрелки будит уже говорить о «нулевом» сопротивление. К этому нужно просто привыкнуть и помнить о такой особенности при проверке.

Измерения лучше всего производить в режиме «1Ом» (можно пробовать и до *1000Ом пределе).

Для проверки в схеме (не выпаивая) стрелочным тестером можно даже более точно определить сопротивление перехода если он в схеме зашунтирован низкоомным резистором, например показания сопротивления в 20 Ом будет уже указывать о том что сопротивление перехода не «нулевое» а значит большая вероятность что переход исправен. С мультиметром же в режиме прозвонки диодов будит такая картина что он попросту будет показывать «кз» и пищать (тоже конечно зависит от точности прибора).

Если не известно где база, а где эмиттер и коллектор. Цоколевка транзистора?

У транзисторов средней и большой мощности вывод коллектора всегда на корпусе который переиначенный для закрепления на радиатора, так что с этим проблем не будит. А уже зная расположение коллектора, найти базу и эмиттер будит намного проще.Ну а если транзистор малой мощности в пластмассовом корпусе где все выводы одинаковы будим применять такой способ:

Все что нам нужно — поочередно замерить все комбинации переходов прикасаясь щупами поочередно к разным выводам транзистора.

Нам нужно найти два перехода которые покажут бесконечность «1».

Например: мы нашли бесконечность между правим-левим и правим-среднем, то есть по сути мы нашли и измеряли обратное сопротивления двух p-n переходов (как диодов) из этого размещение базы стает очевидным — база справа.

Дальше ищем где коллектор а где эмиттер, для этого от базы уже измеряем прямое сопротивление переходов и здесь все стает ясно так как сопротивление перехода база-Коллектор всегда меньше по сравнению с переходом база-Эмиттер.

Быстрая точная проверка транзистора

Если под руками есть мультиметр с функцией тестирования коэффициента усиления транзисторов — замечательно, проверка займет несколько секунд, здесь лишь надо будет определить правильную цоколевку (если конечно она не известна).

У таких мультиметров проверочные гнезда состоят из двух отделов p-n-p и n-p-n, а кроме того каждый отдел имеет три комбинации как можно вставить туда транзистор, то есть вместе не более 6 комбинаций, и только лишь одна правильная которая должна показать коэффициент усиления транзистора, за условий что он исправен.

Простой пробник

В данной схеме транзистор будет работать как ключ, схема очень простая и удобная если нужно часто и много проверять транзисторы.

Если транзистор рабочий — при нажатие кнопки светодиод светится, при отпускание гаснет.
Схема представлена для n-p-n транзисторов, но она универсальна, все что нужно сделать, это поставить параллельно к светодиоду еще один светодиод в обратной полярности, а при проверке p-n-p транзистора — просто менять полярность источника питания.

Если по данной методике что то идет не так, задумайтесь, а транзистор ли перед вами и случайно быть может он не биполярный, а полевой или составной.
Часто бывает путают при проверке составные транзисторы пытаясь их проверить стандартным способом, но нужно в первую очередь смотреть справочник или «даташит» со всем описанием транзистора.

Как проверить составной транзистор

Чтобы проверить такой транзистор его необходимо «запустить» то есть он должен как бы работать, для создания такого условия есть простой но интересный способ.

Стрелочным тестером, выставленным в режим проверки сопротивления (предел *1000?) подключаем щупы, плюсовой на коллектор, минусовой на эмиттер — для n-p-n (для p-n-p наоборот) — стрелка тестера не двинется сместа оставаясь в начале шкалы «бесконечность» (для цифрового мультиметра «1»)Теперь если послюнявить палиц и замкнуть им прикоснувшысь к выводам базы и коллектора то стрелка сдвинется с места от того что транзистор немного приоткроется.

Таким же способом можно проверить любой транзистор даже не выпаивая з схемы.Но следует помнить что некоторые составные транзисторы имеют в своем составе защитные диоды в переходе эмиттер-коллектор что дает им преимущество в работе с индукционной нагрузкой, например с электромагнитным реле.

Проверка полевых транзисторов

Здесь есть один отличительный момент при проверке таких транзисторов — они очень чувствительны к статическому электричеству которое способно вывести из строя транзистор если не соблюдать методы безопасности при проверке а также выпайке и перемещению. И в большей мере подвержены статике именно маломощные и малогабаритные полевые транзисторы.

Какие методы безопасности?Транзисторы должны находится на столе на металлическом листе который подключен к заземлению. Для того чтобы снять с человека предельный статический заряд — применяют антистатический браслет который надевают на запястье.

Кроме того хранение и транспортировка особо чувствительных полевиков должна быть з закорочеными выводами, как правило выводы просто обматывают тонкой медной проволкой.

Полевой транзистор в отличие от биполярного управляется напряжением, а не током как у биполярного, поэтому прикладывая напряжение к его затвору мы его или открываем (для N-канального) или закрываем (для P-канального).

Проверить полевой транзистор можно как стрелочным тестером так и цифровым мультиметром.
Все выводы полевого транзистора должны показывать бесконечное сопротивление, независимо от полярности и напряжения на щупах.

Но если поставить положительный щуп тестера к затвору (G) транзистора N-типа, а отрицательный — к истоку (S), зарядится емкость затвора и транзистор откроется. И уже измеряя сопротивления между стоком (D) и истоком (S) прибор покажет некоторое значение сопротивления, которое зависит от ряда факторов, например емкости затвора и сопротивления перехода.

Для P-канального типа транзистора полярность щупов обратная. Также для чистоты эксперимента, перед каждой проверкой необходимо закорачивать выводы транзистора пинцетом чтобы снять заряд с затвора после чего сопротивление сток-исток должно снова стать «бесконечным» («1») — если это не так то транзистор скорее всего неисправен.

Источник: https://yato-tools.ru/raznoe/sxema-dlya-proverki-polevyx-tranzistorov-kak-proverit-tranzistor-elektrik.html

Транзистор IGBT-принцип работы, структура, основные характеристики

Силовой транзистор IGBT управляется с помощью напряжения, подаваемого на управляемый электрод-«затвор», который изолирован от силовой цепи. Полное название прибора: биполярный транзистор с изолированным затвором.

Характерная черта для этого транзистора – очень малое значение управляющей мощности, использованной для коммутационных операций существенных токовых значений силовых цепей.

Рис. №1. Эффективность использования технологий на основе мощных IGBT-транзисторов

Преобладающее значение приобрело его использование в цепях силового предназначения для частотных преобразователей, для двигателей переменного тока, мощность, которых может доходить до 1 МВт. По своим вольтамперным характеристикам он считается аналогом биполярному транзистору, однако качественные энергетические показатели и чистота коммутационных действий намного выше, чем качество работы других полупроводниковых элементов.

Постоянно совершенствующиеся технологии позволяют улучшить качественные характеристики транзисторов. Созданы элементы, рассчитанные на большую величину напряжения, выше 3 кВ и большие значения тока до нескольких сотен ампер.

Основные характеристики мощных IGBT-транзисторов

• Напряжение управления – это разрешенная проводимость, которая отпирает или запирает прибор.
• Открытое проводящее состояние характеризуется падением напряжения, определяемым пороговым напряжением и внутренним сопротивлением, величина максимально допустимого тока.

Для применения в конструкции регуляторов скорости используются транзисторы, рассчитанные на рабочие частоты в пределах до нескольких десятков килогерц.

Преимущества IGBT транзисторов

• Высокая плотность тока.
• Практически отсутствие потерь статического и динамического типа.
• Отсутствие управляющего тока позволяет не прибегать к использованию гальванически изолированных схем для работы и управления с применением дискретных элементов и предоставляет возможность создания интегральных схем – драйверов.
• Стойкость к воздействию короткого замыкания.
• Относительная простота параллельного соединения.

При разработке схем включения с транзисторами IGBT необходимо обращать внимание на ограничение значения максимального тока.

Для этой цели используются следующие методы – это: правильный выбор параметров тока защиты и подбор резистора затвора Rg, а также применение цепей, которые формируют траекторию переключения.

Структура IGBT

Закрытое состояние прибора характеризуется напряжением, приложенным к области n-, она находится между коллектором и эмиттером. Проводящий канал появляется при воздействии на затвор положительно заряженного потенциала в p-области, он обозначается как пунктирная линия. Ток из балласта идет из области n- (с минусом) в область n+. При этом происходит открытие МОП-транзистора, что делает возможным открытие биполярного транзистора с p-n-p перехода транзистора.

Рис. №2. Структура транзистора IGBT.

Эквивалентом структуре транзистора IGBT можно считать схему подключения транзистора, где n-канальный полевой транзистор выполнит роль промежуточного звена (динамического сопротивления), уменьшаемого в открытом состоянии IGBT.

Он пропускает через базовую область биполярного транзистора с p-n-p-переходом, при этом происходит уменьшение остаточного напряжения в области n-.

Опасность для схемы может представлять так называемый «паразитный биполярный транзистор», он может перейти в открытое состояние, называемое эффектом защелкивания, что влечет потерю управляемости.

Рис. №3. Схема включения транзистора IGBT эквивалентная структуре транзистора.

Применение IGBT-транзистора

Одной из важных сфер использования солового транзистора – это использование в сетях с напряжением 6,5 кВ для создания безопасной и гарантированно надежной работы электроустановок в режиме короткого замыкания.

Для ограничения токов к. з. и приближению их к величине, которая не приведет к повреждениям оборудования. Они выполняют ограничение напряжения на затворе до уровня, не превышающем U = 15,3В. Это достигается с помощью применения следующих мер:

1. Ограничение величины напряжения на затворе с помощью привязки к фиксированному уровню напряжения. Это возможно в том случае, если драйвер затвора обладает источником стабильного напряжения. Основной способ -добавление в схему диода с малым падением напряжения, например, диод Шотки. Высокая эффективность меры достигается снижением индуктивности цепи между клеммами источника и затвора.
2. Ограничение значения напряжения на затворе с помощью присоединения в цепь между эмиттером и затвором — стабилитрона. Эффективность метода достигается максимально приближенным монтажом диодов к вспомогательным клеммам модуля. Для этой цели должны использоваться диоды с очень маленьким температурным дрейфом и разбросом, примером могут служить диоды ограничивающие переходные напряжения (диоды типа: 1,5КЕ6,8Са и 1,5КЕ7,5СА двунаправленные).
3. Включение в схему отрицательной эмиттерной обратной связи. Этот метод возможен после подключения эмиттера драйвера затвора к основным клеммам эмиттера модуля. Эмиттерная связь обратного действия способствует эффективному ограничению напряжения на затворе.

Примеры расчета IGBT-транзистора

Выбор транзистора производится по следующим условиям, например, для преобразователей напряжения с резонансным контуром.

• Транзистор должен переключался при значении нулевого тока.
• Форма токовой синусоиды относительно силовых ключей должна быть аналогична к собственной частоте контура и составляет 100 кГц.
• Амплитуда тока должна соответствовать средней мощности, например, как 40 А к 2000 Вт.
• Определение максимального значения напряжения и максимальной частоты переключения транзисторов при условии, что плечи транзисторов должны работать в противофазе.

Для подбора драйвера IGBT транзистора руководствуются параметрами управления затвора, необходимого для коммутирования отпиранием и запиранием силового полупроводника. Для определения мощности управления нужно знать величину заряда затвора Q gate, частоту коммутации (fin) и реальный замеренный размах напряжения на выходе драйвера ΔVgate

Формула заряда затвора:

где время интегрирования должно не превышать время на управление выходных напряжений драйвера до их окончательных показателей, или при достижении выходного токового значения драйвера близкого к нулю.

Выбор максимальной величины тока управления  затвором определяется по упрощенной формуле:

Зависит от осцилляции величины тока на выходе. Если осцилляция тока управления затвором есть, то значение пикового тока должно быть очень большим, а его величина должна определяться исключительно с помощью измерения.

Не менее важны условия учета размаха выходного напряжения. Наихудший случай – это максимальное значение размаха на затворе, измеряется по реально существующей схеме.

Необходим учет максимальной рабочей температуры, руководствуются значением характерным для условия естественной конверсии без использования принудительного охлаждения.

Максимальная частота коммутации, она должна быть максимально-допустимая. На выбор оказывает влияние результирующая выходная мощность и рассеиваемая мощность резистора, используемого в цепи затвора.

Максимальный ток управления зависит от величины пикового тока, который может протекать через реальный контур управления затвором без появления осцилляций.

Проверка мощных IGBT-транзисторов

Проверка силового транзистора возникает при необходимости ревизии сгоревшего транзистора, например, при ремонте сгоревшего сварочного аппарата или с целью подбора пары для устройства, с тем, чтобы убедится, что это не «перемаркер».

Проверку осуществляем с помощью мультиметра: прозваниваем вывода коллектора и эмиттера в обоих направлениях, так мы убедимся в отсутствии короткого замыкания. Входную емкость затвор-эмиттер заряжаем отрицательным напряжением.

Осуществляется с помощью кратковременного и одновременного прикосновения щупом «СОМ» мультиметра затвора и щупом от гнезда «V/Ω/f» — эмиттера.

Рис. №4. Проверка транзистора IGBT.

Для проверки необходимо убедиться в рабочей функциональности транзистора. Заряжаем емкость на входе затвор-эмитер положительным напряжением. Это можно сделать, коротко прикоснувшись щупом мультиметра «V/Ω/f» — затвора, к щупу«СОМ» — эмиттера.

Проверяем напряжение между коллектором и змиттером, оно должно быть не больше 1,5В, меньшая величина напряжения характерна для низковольтных транзисторов.

Если напряжения мультиметра не хватает для открытия и проверки транзистора, входная емкость может заряжаться от источника постоянного напряжения со значением до 15 в.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Источник: https://elektronchic.ru/elektronika/tranzistor-igbt.html

Можно ли проверять полевой транзистор мультиметром?

instrument.guru > Измерительные > Можно ли проверять полевой транзистор мультиметром?

Это сравнительно новый тип транзисторов, управление которых осуществляется не электрическим током, как в биполярных транзисторах, а электрическим напряжением (полем), о чём и говорит английская аббревиатура MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor или в переводе металл-окисел-полупроводник полевой транзистор), в русской транскрипции этот тип обозначается как МОП (металл-окисел-полупроводник) или МДП (металл-диэлектрик-полупроводник).

• Как проверить полевой транзистор мультиметром?
• Проверка полевика, не выпаивая
• Проверка полевого транзистора мультиметром
• Проверка IGBT (БТИЗ) мультиметром

Отличительной конструктивной особенностью полевых транзисторов является изолированный затвор (вывод, аналогичный базе у биполярных транзисторов), также у MOSFET имеются выводы сток и исток, аналоги коллектора и эмиттера у биполярных.

Существует и ещё более современный тип IGBT, в русской транскрипции БТИЗ (биполярный транзистор с изолированным затвором), гибридный тип, где МОП (МДП) транзистор с переходом n-типа управляет базой биполярного, и это позволяет использовать преимущества обоих типов: быстродействие, почти как у полевых, и большой электрический ток через биполярный при очень малом падении напряжения на нём при открытом затворе, при очень большом напряжении пробоя и большом входном сопротивлении.

Полевики находят широкое применение в современной жизни, а если говорить о чисто бытовом уровне, то это всевозможные блоки питания и регуляторы напряжения от компьютерного железа и всевозможных электронных гаджетов до других, более простых, бытовых приборов — стиральных, посудомоечных машин, миксеров, кофемолок, пылесосов, различных осветителей и другого вспомогательного оборудования. Само собой, что-то из всего этого разнообразия иногда выходит из строя и появляется необходимость выявления конкретной неисправности. Сама распространённость этого вида деталей ставит вопрос:

Как проверить полевой транзистор мультиметром?

Перед любой проверкой полевого транзистора нужно разобраться с назначением и маркировкой его выводов:

• G (gate) — затвор, D (drain) — сток, S (source) — исток

Если маркировки нет или она не читается, придётся найти паспорт (даташип) изделия с указанием назначения каждого вывода, причём выводов может быть не три, а больше, это значит, что выводы объединены между собой внутри.

И также нужно подготовить мультиметр: подключить красный щуп к плюсовому разъёму, соответственно, чёрный к минусу, переключить прибор в режим проверки диодов и коснуться щупами друг друга, мультиметр покажет «0» или «короткое замыкание», разведите щупы, мультиметр покажет «1» или «бесконечное сопротивление цепи» — прибор рабочий. Про исправную батарейку в мультиметре говорить излишне.

Подключение щупов мультиметра указано для проверки n-канального полевого транзистора, описание всех проверок тоже для n-канального типа, но если вдруг попадётся более редкий p-канальный полевик, щупы надо поменять местами. Понятно, что в первую очередь ставится задача оптимизации процесса проверки, чтобы пришлось как можно меньше выпаивать и паять деталей, поэтому посмотреть, как проверить транзистор, не выпаивая, можно на этом видео:

Проверка полевика, не выпаивая

Является предварительной, она может помочь определить, какую деталь нужно проверить точнее и, может быть, заменить.

При прозвонке полевого транзистора, не выпаивая, обязательно отключаем проверяемый прибор от сети и/или блока питания, вынимаем аккумуляторы или батарейки (если они есть) и приступаем к проверке.

1. Чёрный щуп на D, красный на S, показание мультиметра примерно 500 мВ (милливольт) или больше — скорее исправен, показание 50 мВ вызывает подозрение, когда показание меньше 5 мВ — скорее неисправен.
2. Чёрный на D, а красный на G: большая разность потенциалов (до1000 мВ и даже выше) — скорее исправен, если мультиметр показывает близко к пункту 1, то это подозрительно, маленькие цифры (50 мВ и меньше), и близко к первому пункту — скорее неисправен.
3. Чёрный на S, красный на G: около 1000 мВ и выше — скорее исправен, близко к первому пункту — подозрительно, меньше 50 мВ и совпадает с предыдущими показаниями — видимо, полевой транзистор неисправен.

Проверка показала предварительно по всем трём пунктам неисправность? Нужно выпаивать деталь и приступать к следующему действию:

Проверка полевого транзистора мультиметром

Включает в себя подготовку мультиметра (смотри выше). Обязательно снятие статического напряжения с себя и накопленного заряда с полевика, иначе можно просто «убить» вполне себе исправную деталь. Статическое напряжение с себя можно снять, используя антистатический манжет, накопленный заряд снимается закорачиванием всех выводов транзистора.

Прежде всего нужно учитывать, что практически все полевые транзисторы имеют предохранительный диод между истоком и стоком, поэтому проверять начинаем именно с этих выводов.

1. Красный щуп на S (исток), чёрный на D (сток): показания мультиметра в районе 500 мВ или чуть выше — исправен, чёрный щуп на S, красный на D, показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление» — шунтирующий диод исправен.
2. Чёрный на S, красный на G: показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление», норма, заодно зарядили затвор положительным зарядом, открыли транзистор.
3. Не убирая чёрного щупа, переносим красный на D, по открытому каналу течёт ток, мультиметр что-то показывает (не «0» и не «1»), меняем щупы местами: показания примерно такие же — норма.
4. Красный щуп на D, чёрный на G: показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление» — норма, заодно разрядили затвор, закрыли транзистор.
5. Красный остаётся на D, чёрный щуп на S, показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление» — исправен. Меняем щупы местами, показания мультиметра в районе 500 мВ или выше — норма.

Вывод по итогам проверки: пробоев между электродами (выводами) нет, затвор срабатывает от небольшого (меньше 5В) напряжения на щупах мультиметра, транзистор исправен.

Проверка IGBT (БТИЗ) мультиметром

Про подготовку мультиметра повторяться не будем.

IGBT транзистор имеет следующие выводы:

• G (gate) — затвор, К (C) — коллектор, Э (E) — эмиттер

Начинаем прозванивать:

1. Красный на G, чёрный на E: мультиметр показывает «1» или «бесконечное сопротивление» — норма. Меняем щупы местами, показания те же — норма, заодно зарядили затвор отрицательным зарядом, закрыли транзистор.
2. Чёрный на C, красный на E: мультиметр показывает «1» или «бесконечное сопротивление» — норма.
3. Меняем щупы местами, когда есть шунтирующий диод, мультиметр покажет не«0» и не «1», а падение напряжения на диоде, если диода нет мультиметр покажет «1» или бесконечное сопротивление — норма.

Вывод: по итогам проверки это изделие исправно.

Источник: https://instrument.guru/izmeritelnye/mozhno-li-proveryat-polevoj-tranzistor-multimetrom.html

Как проверить IGBT транзистор мультиметром

Чтобы проверить IGBT транзистор мультиметром, необходимо разобраться с понятием биполярного устройства. Тестер при его проверке способен функционировать в разных режимах. Для прозвонки надо следовать инструкции.

Что такое IGBT транзистор

IGBT транзистор — это биполярный элемент, изготовленный с изолированным затвором. Он используется в системах управления и предназначен для понижения, повышения напряжения. У элементов высокий показатель сопротивления. По характеристикам они схожи с компонентами MOSFET.

MOSFET

Принцип действия

Работа транзистора построена на изменении сопротивления. Элемент включает коллектор, эмиттер, который принимает на себя напряжение. Когда сигнал поступает на проводник, сопротивление уменьшается. Уровень тока зависит от площади контакта. Эмиттер предназначен для сильных токов, осуществляет переход транзистора. Происходит смещение, цепь открывается. Электронный заряд перебегает на базу.

Важно! Роль коллектора — усиление слабого сигнала. Увеличение напряжения на выходе происходит постепенно.

Назначение

Биполярные транзисторы востребованы в разных отраслях. Больше всего они устанавливаются в блоках питания и в инверторах. Если рассматривать сварочный приборы, они находятся на платах управления. Электротранспорт также не обходится без биполярных компонентов. Электровоз, трамвай управляется за счёт них.

Трамвай

Интересно! Бытовые приборы частично содержат элементы. К примеру, IGBT могут встречаться в вентиляционных устройствах, насосах.

Проверка на работоспособность

Проверка IGBT транзисторов мультиметром происходит поэтапно:

1. тест затвора,
2. замыкание цепи,
3. связь с коллектором.

Используя мультиметр, легко разобраться, как проверять IGBT, даже не имея схемы. Если плата управления не отвечает на сигналы, имеет смысл узнать проводимость компонентов. Поскольку в устройстве имеется три выхода, положение щупов мультиметра придется изменять. Действовать необходимо в режиме «прозвонка».

Прозвонка мультиметром

В зависимости от модели используются разные обозначения. Если рассматривать мультиметры российского производства, у них режим обозначается стрелкой вправо. Щупы устанавливаются в разъемы COM и мА. Важно подвести контакты к затвору и эмиттеру. На транзисторе они располагаются по краям. Если устройство работает нормально, мультиметр покажет «1».

Вторым шагом проверяется связь между коллектором и затвором. Замыкание в цепи приводит к появлению значения «0» на дисплее. Если всё хорошо, раздастся звуковой либо визуальный сигнал. Далее требуется определить связь между эмиттером и затвором. Мультиметр должен быть установлен в режиме прозвонки. Однако теперь интересует напряжение в цепи.

Проверка IGBT

У отечественных моделей оно обозначается, как «V/Ω». Щупы подсоединяются к диоду. Если утечка отсутствует, на экране показывается единица. Распространенной считается схема с использованием 12-вольтовой лампочки. Тумблер устанавливается на выходе. Когда транзистор пропускает ток, лампочка горит.

Индикатор мультиметра

Используя мультиметр китайского производителя, тестер необходимо настроить. В режиме сопротивления выставляется значение «-2000». Первым делом осуществляется проверка базы коллектора, далее устанавливается связь с эмиттером. Проще всего работать с цифровым тестером. В данном режиме нормальным считается показатель «500 Ом». Электрики также прозванивают компонент в режиме проверки диодов.

Цифровой тестер

Недостаток метода кроется в том, что элемент должен быть отсоединен от цепи. Прикасаться к затвору во время измерения запрещено. В противном случае уменьшается сопротивление и мультиметр не покажет точное значение.

Теперь понятно, как проверить IGBT транзистор мультиметром. Рассмотрен принцип действия, особенности элементов. Необходимо разбираться в режимах мультиметра, знать инструкцию.

Источник: https://rusenergetics.ru/instrumenty/kak-proverit-igbt-tranzistor-multimetrom