Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Martel-

Сейчас нашёл в своей куче транзисторов полевик 2П201Б.
Такого тяп-ляповски сделанного транзистора я ещё не видел.
Два вывода-провода крепят съёмный (!) металлический колпачок, колпачок прижимается к оргстекловому основанию, из которого на трёх волосках-проводках в воздухе, внутри колпачка, висит зелёный чип

Реклама

mickbell

Для встраивания в гибридные микросхемы. Корпус временный, можно проверить параметры, можно и в макетку запаять.

Реклама

Acorp

Здравствуйте,

Прошу помочь разобраться со схемой управления IGBT.

1. Можно ли использовать один и тот же изолированный источник BAT1 для нескольких параллельных ключей? Есть ли преимущество у схем управления с драйвером в обвязке, в случае редкой коммутации в режиме ключа? ШИМ не предполагается.
2. Общий вопрос по выбору транзистора на работу при постоянном токе. Просто ключ - очень редкое переключение Вкл/выкл без ШИМ.
Я думал, всё что нужно это:
- Не превышать напряжение указанное даташитом на транзистор
- Не превышать температуру кристалла, исходя из расчета выделяемой мощности и переходного сопротивления кристалл->фланец->радиатор
Но в даташите на FGH40N60 (https://static.chipdip.ru/lib/176/DOC001176742.pdf) наткнулся на график SOA и не совсем его понимаю... DC - вроде бы как раз тот режим, что мне нужен и получается, к примеру, захоти я коммутировать 300VDC - смогу "прокачать" только 1А? звучит как-то неправдоподобно... Прошу помочь разобраться.
3. Тупой вопрос: Собственно, я правильно понимаю, что для IGBT нет разницы коммутировать 10VDC 40А или 1000VDC 40А (при условии, что транзистор на 1200, к примеру), поскольку напряжение насыщения одно и то же и мощность, оседающая на транзисторе соответственно тоже?

Заранее спасибо за участие

Slabovik

1. Можно.
2. Вполне правдоподобно. Потому что когда вы "прокачиваете" ток через транзистор, значит, что на участке К-Э (И-С) транзистора вовсе не 300 вольт, а буквально единицы. На графике не напряжение питания схемы.
3, Есть разница. Всё дело в переходном процессе и паразитных ёмкостях. При переходном процессе транзистор ещё не полностью закрыт (не полностью открыт), и на участке К-Э (С-И) падает весьма большое напряжение - уже меньше, чем напряжение источника питания, но много-много больше, чем на открытом транзисторе. Оно в совокупности с начинающим (перестающим) течь током очень сильно греет кристалл. Хотя время переходного процесса и маленькое, он делает значительный вклад в разогрев транзистора (на рабочих частотах 20-30-40 кГц). Плюс, энергия, которая выделяется во время переходного процесса, нормируется производителем (не должна превышать оговоренного).

Реклама

HochReiter

1. Если ключи параллельные, то от чего изолирован BAT1?
2, 3. Транзистор работает в ключевом режиме. Либо через него а) ток не идёт, тогда мощность на транзисторе равна нулю, главное - не превысить допустимое напряжение, либо б) ток идёт, тогда напряжение на нём мало, мощность мала, главное - не превысить допустимый ток. На характеристиках SOA (SafeOperatingArea) это вертикальная и горизонтальная линии, ограничивающие оную SOA. Тут вы рассуждаете верно, НО! Переключение из открытого состояния в закрытое и обратно происходит не мгновенно. Сопротивление ключа постепенно растёт или уменьшается, в этот момент и ток через ключ идёт, и напряжение присутствует. Выделяется значительная мощность. Максимальная - когда сопротивление ключа равно сопротивлению нагрузки, напряжение источника питания, соответственно, распределяется между ними поровну. (авторы многих учебников любят приводить этот пример в качестве задачи) Чем медленнее происходит переключение, тем больше успеет нагреться кристалл ключа. Ограничение по мощности на диаграмме SOA - это и есть наклонные линии. Их несколько, для нескольких длительностей переключательного процесса. Наихудший вариант - о-о-очень медленный, практически DC. Но вы же не будете переключать о-очень медленно? А чтобы уменьшить время переключения, нужен большой ток, чтобы побыстрее зарядить/разрядить ёмкость затвора.
Хоть Slabovik и опередил меня, но "повторение - мать учения", не буду удалять свой ответ

Реклама

Acorp

1. От источника этих самых 12В, я это так понимаю. Это развязанный DC/DC, AC/DC, поскольку выходом он "сидит" в силовой цепи.
2. Спасибо за ответы, очень доходчиво - начало проясняться -)

Неясно только одно - к примеру, имея напряжение в коммутируемой цепи 200VDC - мы берем по этому графику Vce как 200V? или как 100V?

Реклама

Slabovik

При нуле тока будет 200V, при нуле напряжения - максимальный ток, определяемый нагрузкой.

HochReiter

Acorp писал(а):имея напряжение в коммутируемой цепи 200VDC - мы берем по этому графику Vce как 200V? или как 100V?

DC - это прямоугольник или синус? Если синус, то 200V среднеквадратичного это 280 V амплитудного. Если прямоугольник, то и амплитудное 200 V. Переключение транзистора - процесс быстрый, тут надо смотреть не на среднее, а на мгновенное напряжение. Теперь о том, на что надо смотреть, определяя мощность. Если на коллекторе напряжение сети, то на нагрузке ноль. Ток равен нулю, на диаграмме это верхняя левая точка, ограниченная напряжением, а не мощностью. Максимальная мощность - при половине напряжения сети. 100 или 140 В.

На диаграмме токи и напряжения в логарифмическом масштабе, из-за этого кривая равной мощности выглядит наклонной прямой. Вообще-то Uсе*I = const - гипербола. А закон Ома для сопротивления нагрузки Ur=R*I, он же (Uпитания - Uce)*I -- прямая. Она не должна подниматься над кривой максимально допустимой мощности. Рисовать мне лень, нашёл рисунок из какого-то учебника. Тут нагляднее: максимальная мощность на транзисторе при половине питания на нём.

Спойлер

Querist

У полевого транзистора с p-n-переходом (JFET) есть параметр - напряжение отсечки (Gate Cut-off Voltage - VGS(off))
Почему у некоторых MOSFET, например у 2SK3918 в даташите так же указан этот параметр, хотя у других мосфетов приводят пороговое напряжение включения транзистора - Gate Threshold Voltage VGS(th)?

Slabovik

FET имеют в подавляющем большинстве случаев индуцированный канал - для него указывается пороговое напряжение. А для для транзисторов с встроенным каналом указывается напряжение отсечки. Всё это потому, что отсчёт от 0 вольт идёт. Первые закрыты, а потом открываются - это порог. Вторые открыты, а с ростом напряжения закрываются - это отсечка.

Так просто сложилось исторически. То, что где-то оно может называться по-другому, сути процессов не меняет - оба эти названия отмечают напряжение GS, при котором транзистор можно считать запертым. Называние - это только ярлык, на который удобно ссылаться.

https://pue8.ru/silovaya-elektronika/84 ... torov.html

Acorp

Здравствуйте,

Подскажите пожалуйста, как понять (до покупки) изолирован фланец у транзистора или нет?

https://www.chipdip.ru/catalog/igbt?gq=TO-247

mickbell

Он разве бывает изолированный? TO220F - вот он изолированный, но он полностью пластмассовый. Смотрел я даташиты некоторых с этой странички - никакого упоминания об изолированности не нашёл.

Acorp

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=3741011#p3741011"]Он разве бывает изолированный? TO220F - вот он изолированный, но он полностью пластмассовый. Смотрел я даташиты некоторых с этой странички - никакого упоминания об изолированности не нашёл.[/uquote]

Где-то на просторах наткнулся на http://valvolodin.narod.ru/articles/Ir/An/an-972.pdf удивился, что бывают изолированные "из коробки" и закрались сомнения. Решил спросить, на всякий случай.

Спасибо

mickbell

Ну, значит, просто мне такие, TO247 фуллпаки, не попадались. Но если он фуллпак изолированный, то в даташите об этом прямо должно быть сказано, я думаю.

Acorp

Добрый вечер,

Собрал схему управления IGBT c IR2110 (см вложение).
Вместо +12v подаю 15v.
Вместо 300V подаю 30В с лбп. Нагрузка - резистор в 20 Ом. Подтягиваю HIN к +5V транзистор открывается не полностью. (0.20мА в линии вместо 30v / 20 ом = 1.5А). Причем регулируя напряжение в пределах 12-30В ничего не меняется - те же 20мА стабильно. После резистора "минус" лбп подтянут к "земле" схемы.
На затворе при этом ~7В.

Подскажите пожалуйста, что я делаю не так, куда копать?

П.С. Собрал схему без драйвера на NPN-PNP растяжке - все работает отлично.

И еще вопрос - насколько критично использование драйвера? коммутация редкая(ШИМа нет), токи большие (30-50А).

Querist

Чуть выше я спрашивал про полевик 2SK398, у которого в даташите есть параметр VGS(off) - напряжение отсечки, характерный для транзисторов со встроенным каналом.
http://radio-hobby.org/uploads/datashee ... sk3918.pdf
При этом на 2 стр он изображен как мосфет с индуцированным каналом.

Решил посмотреть параметры транзисторов со встроенным каналом (Depletion MOSFET):
В даташите на BSP135 - VGS(th) вместо VGS(off) https://ru.mouser.com/datasheet/2/196/I ... 226393.pdf
А у DN2625 - VGS(off) https://ru.mouser.com/datasheet/2/268/2 ... 512899.pdf

Видимо производители могут называть данный параметр или VGS(th) или VGS(off) независимо от типа транзистора

Nukopol

Подскажите, где-то у меня знатный провал в знаниях.
Есть полевой MOSFET транзисток IRF530.
Ему на затвор подаётся примерно 5В с порта ардуинки.
На сток подаётся 9В с кроны.

Поясните почему на истоке получается примерно 1.6В?

Gudd-Head

[uquote="Nukopol",url="/forum/viewtopic.php?p=3803921#p3803921"]Поясните почему на истоке получается примерно 1.6В?[/uquote] А сколько должно быть и почему?

Nukopol

[uquote="Gudd-Head",url="/forum/viewtopic.php?p=3803927#p3803927"][uquote="Nukopol",url="/forum/viewtopic.php?p=3803921#p3803921"]Поясните почему на истоке получается примерно 1.6В?[/uquote] А сколько должно быть и почему?

[/uquote]
А разве не те же 9В со стока?

Gudd-Head

[uquote="Nukopol",url="/forum/viewtopic.php?p=3803930#p3803930"]А разве не те же 9В со стока?[/uquote]
Без схемы сложно что-то сказать. Есть подозрение, что...
1. Вы коротите крону через Rds_on транзистора, тем самым просаживая напряжение.
2. А если исток у вас висит в воздухе, то вы на нём как раз и видите 5 В - Vth, которое у данного транзистора 2...4 В.
Всё дело в том, что транзистор управляется напряжением затвор-исток, а если исток висит в воздухе...