IGBT Là Gì? Kiến Thức Bạn Cần Biết Về IGBT Trong Mạch Điện

IGBT đang được áp dụng rộng rãi ở các thiết bị điện hiện đại. Vậy IGBT là gì? Nó hoạt động như thế nào và ứng dụng ra sao? Mời bạn đọc cùng Antshome tìm hiểu trong bài viết sau đây nhé!

Mục Lục

• IGBT là gì?
  • 1. Định nghĩa IGBT
  • 2. Cấu trúc của IGBT
  • 3. Nguyên lý hoạt động của IGBT
• Phân loại ưu – nhược điểm của IGBT
  • 1. Có những loại IGBT nào?
  • 2. Ưu nhược điểm của IGBT
  • 3. Ứng dụng của IGBT trong đời sống
  • 4. Làm thế nào để kiểm tra IGBT có hoạt động?
• Lời kết
• Liên hệ đặt lịch sửa chữa

IGBT là gì?

Tất tần tật về IGBT đã được Antshome cập nhật bên dưới, mời bạn đọc xem qua.

1. Định nghĩa IGBT

IGBT, viết tắt của Insulated Gate Bipolar Transistor, là một linh kiện bán dẫn có công suất 3 cực giúp chuyển mạch nhanh chóng, mang lại hiệu quả cao ở các thiết bị điện. IGBT được áp dụng nhiều ở những bộ khuếch đại để chuyển mạch và xử lý thông qua phương pháp điều chế độ rộng xung (PWN). 

Các thiết bị chuyển mạch điện tử phổ biến trước đây là BJT (Bipolar Junction Transistor) và MOSFET. Tuy nhiên cả hai thiết bị này đều có những mặt hạn chế để hoạt động ở dòng điện cao. Chúng ta có thể xem IGBT là sự kết hợp của BJT và MOSFET, áp dụng khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của BJT. IGBT cũng là một phần tử được điều khiển bằng điện áp, vì vậy công suất điều khiển yêu cầu sẽ cực nhỏ. 

2. Cấu trúc của IGBT

Như đã đề cập bên trên, IGBT là sự kết hợp của BJT và MOSFET nên nó cũng có những cấu trúc tương tự hai loại này. Ở đầu vào xuất hiện cổng Gate như ở MOSFET và ở đầu ra có thêm lớp nối với Collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa Emitter (tương tự cực gốc) và Collector (tương tự cực máng). Vì vậy, có thể coi IGBT là một linh kiện bán dẫn p-n-p với dòng base được điều khiển bằng một MOSFET.

Vì sự kết hợp này mà IGBT còn được gọi bằng một số tên khách như: Insulated Gate Transistor (IGT), Metal Oxide Semiconductor Insulated Gate Transistor (MOSIGT), Gain Modulated Field Effect Transistor (GEMFET), Conductively Modulated Field Effect Transistor (COMFET). 

Xem thêm >> Dịch vụ sửa điện quận 3 tận nơi uy tín, chất lượng Antshome

3. Nguyên lý hoạt động của IGBT 

IGBT bao gồm 3 cực được gắn với 3 lớp kim loại khác nhau và lớp lớp kim loại ở cổng vào (Gate) được phủ một lớp silicon dioxide cách điện. Ở gần lớp Collector là một lớp p+ được đặt trên một lớp n-. Một lớp p khác được đặt gần Emitter và bên trong lớp p đó chúng ta còn có một lớp p+. Phần tiếp giữa giữa p+ và n- được gọi là J2 và giữa n- và p là J1. Bạn có thể tham khảo cấu trúc IGBT qua hình ảnh sau đây. 

Để hiểu nguyên lý hoạt động của IGBT, hãy xem xét nguồn điện áp dương VG được nối với cổng Gate. Một nguồn điện áp dương VCC khác được nối với Emitter và Collector. Do nguồn điện áp VCC, tiếp điểm J1 sẽ được phân cực thuận còn J2 sẽ phân cực nghịch. Với đặc tính này, sẽ không có bất cứ dòng điện nào bên trong IGBT (từ Emitter đến Collector).

Ban đầu, không có bất cứ dòng điện nào chạy qua cổng Gate, lúc này IGBT ở trạng thái không dẫn điện. Khi chúng ta tăng điện áp qua cổng Gate, theo hiệu ứng điện dung trên lớp SiO2, các ion mang điện trở âm sẽ tích tụ trên mặt trên còn các ion mang điện trở dương sẽ tích ở bề mặt dưới của lớp SiO2. Điều này dẫn đến hiện tượng tăng cao của các hạt mang điện tích âm ở lớp p. Điện áp ở VG càng cao thì các hạt mang điện tích âm càng được tích tụ nhiều hơn. Từ đây sẽ hình thành đường dẫn ở tiếp điểm J2 cho phép dòng điện chạy từ Collector sang Emitter. Khi dòng điện vào VG càng cao thì dòng điện chạy từ Collector sang Emitter cũng tăng lên. 

Phân loại ưu – nhược điểm của IGBT

Trong phần tiếp theo bên dưới, chúng ta hãy cùng phân tích ưu – nhược điểm và ứng dụng của IGBT bạn nhé.

1. Có những loại IGBT nào?

IGBT được chia thành 2 loại chính dựa trên lớp n+, cụ thể:

•  IGBT có lớp n+ được gọi là Punch through IGBT (PT – IGBT
•  IGBT không có n+ Non-Punch through IGBT (NPT – IGBT)

Dựa trên đặc tính của mỗi loại, PT-IGBT và NPT-IGBT được gọi lần lượt là IGBT đối xứng và IGBT không đối xứng. IGBT đối xứng có dòng điện thuận và dòng điện nghịch cân bằng nhau còn IGBT không đối xứng có dòng điện nghịch thấp hơn dòng điện thuận. IGBT đối xứng được sử dụng ở dòng điện AC, trong khi đó IGBT không đối xứng sử dụng cho dòng điện DC. 

So sánh giữa 2 loại: 

Punch through IGBT (PT-IGBT)	Non-Punch through IGBT (PT-IGBT)
Dễ xảy ra sự cố ngắn mạch và thiếu sự ổn định nhiệt	Ít xảy ra sự cố ngắn mạch và có độ ổn định nhiệt cao hơn
Collector có lớp p+ dày hơn	Collector có lớp p+ mỏng hơn
Dòng điện có hệ số nhiệt điện trở thấp, nên các hoạt động song song đòi hỏi cẩn thận và chú ý cao.	Dòng điện có hệ số nhiệt điện trở cao, nên các hoạt động song song tương đối dễ dàng.
Dễ gặp sự cố ở nhiệt độ cao	Hoạt động dễ dàng ở nhiệt độ cao

2. Ưu nhược điểm của IGBT 

Ưu điểm

• Cho phép chuyển mạch nhanh chóng, đóng/cắt dễ dàng. 
• Chịu được áp lực lớn từ 600V tới 1.5kV. 
• Tải dòng lớn lên tới 1KA. 
• Khả năng sụt áp thấp. 

Nhược điểm

• Tần số cao áp thấp, dưới 400V. Nếu hoạt động với tần số cao hơn thì IGBT sẽ dễ bị sụt áp. 
• Giá thành cao hơn so với các loại linh kiện bán dẫn khác. 
• Chỉ dành cho công suất vừa và nhỏ. 

3. Ứng dụng của IGBT trong đời sống

IGBT được áp dụng cho các bộ truyền động động cơ AC hoặc DC, công nghệ inverter, bộ lưu điện UPS, bộ nguồn chuyển mạch Switch mode power supply SMPS hay làm các bóng dẫn lưỡng cực cho các công tắc thiết bị điện. 

Tham khảo thêm >> Thợ sửa điện quận 5 – Dịch vụ tại nhà uy tín, chất lượng Antshome

4. Làm thế nào để kiểm tra IGBT có hoạt động?

Bạn có thể tự kiểm tra IGBT của mình đơn giản bằng đồng hồ vạn năng. Nhưng trước khi kiểm tra, bạn phải tuân thủ những lưu ý sau: 

• Hãy đảm bảo an toàn điện, tránh phát sinh tĩnh điện làm hỏng thiết bị của bạn. 
• Không nên để điện áp ở cổng Gate và Emitter lớn hơn mức điện áp quy định của IGBT. 
• Nếu cổng Gate hở, bạn phải duy trì mức điện áp giữa Collector và Emitter thấp hơn 20V. 
• Sử dụng đồng hồ vạn năng có chức năng kiểm tra diode.

Các bước kiểm tra IGBT: 

• Bước 1: Tháo IGBT ra khỏi thiết bị điện của bạn. 
• Bước 2: Nối tắt hai chân cổng Gate and Emitter và cấp nguồn điện 12V. 
• Bước 3: Để đồng hồ vạn năng ở chế độ đo diode. Đặt cực dương ở Emitter còn cực âm ở Collector. Kiểm tra kim trên đồng hồ vạn năng đã chỉ đúng diode trên IGBT hay chưa. 
• Bước 4: Nối ngược lại 2 cực ở bước 3 và kiểm tra đồng hồ. Nếu kim đồng hồ chỉ điện trở lớn thì IGBT vẫn hoạt động bình thường. Trường hợp ngắn mạch hoặc hở mạch ở cả 2 chiều thì chắc chắn IGBT đã bị hỏng. 

Lời kết

Hy vọng qua bài viết trên đây, Antshome phần nào giúp bạn làm sáng tỏ định nghĩa IGBT, và cách hoạt động của chúng trong sơ đồ hệ thống điện. Antshome – dịch vụ sửa chữa, lắp đặt, bảo trì điện nước cao cấp hàng đầu Việt Nam.

• Địa chỉ: Tầng 14, Toà Nhà HM Town 412 Nguyễn Thị Minh Khai, P.5, Q.3 TP. Hồ Chí Minh
• Giờ làm việc: 8:00AM – 9:00PM
• Hotline: 091.692.1080
• Email: support@antshome.vn
• Tiktok: https://www.tiktok.com/@antshome.vn
• Facebook: https://www.facebook.com/antshome.vn
• Instagram: https://www.instagram.com/antshome.vn/
• Youtube: https://www.youtube.com/c/ANTSHOMEYOURHOMEMAINTENANCETECHNICAL

Liên hệ đặt lịch sửa chữa

Khách hàng cần sửa chữa điện nước vui lòng liên hệ Antshome. Đội ngũ nhân viên tư vấn của Antshome sẽ tiếp nhận nhanh chóng yêu cầu của quý khách và điều phối thợ sửa chữa điện nước đến để xử lý trực tiếp cho khách hàng.

GỌI THỢ NGAY Đánh giá bài viết Share on Facebook Share on X (Twitter) Share on Pinterest Share on LinkedIn Share on Email