igbt

• bjt ile mosfet’in güzelliklerini bir bedende buluşturan güç elektroniği elemanı. kabaca söylemek gerekirse kaynak makinesi, motor sürücü vb. 100 amper ve üzeri güç elektroniği içeren cihazlarda tercih edildikleri söylenebilir. genellikle 20 khz civarı anahtarlama frekansına kadar kullanılır. görece kolay kullanımı nedeniyle tercih sebebidir.
  
  iletime geçirmek için gate driver devresiyle kapı düğümüne +15v, kapatmak için ise genellikle -9v gerilim uygulanabilir. genellikle gate kapılarında 10-100 nf değerleri arasında, igbt'nin boyutuna göre değişebilen bir kapasite bulunur. gate driver ile igbt'nin gate düğümü arasında bulunan bir gate direnci ile, igbt anahtarlanırken bu kapasitenin dolma ve boşalma süreleri ayarlanır. düşük direnç değerlerinde eleman anahtarlaması hızlı gerçekleşir ve gate driver üzerinde nanosaniye mertebelerinde de olsa 20a civarı yük oluşur - ki çoğu gate driver bu akım değerinde yanar. hızlı anahtarlamadan kaynaklanacak başka bir dezavantaj da şudur; hard-switching yapılırken anlık olarak yüksek akım geçirmekte olan bir igbt iletimden çıkarken kollektör akımının çok hızlı düşmesiyle (di/dt) devrenin dc-link hattında bulunan kaçak endüktans değerlerinin etkisi iyice artarak igbt'lerin kollektör-emetör arası gerilimi arasında yarıiletkeni bozacak düzeyde spike'lar oluşabilir. yüksek değerli gate direnci kullanıldığı takdirde anahtarlama daha yumuşak biçimde gerçekleşir ve gate driver üzerindeki yük nispeten daha az olacaktır. ancak bu durumda da anahtarların kapanması daha uzun zaman almakta, shoot-through denilen durumun ortaya çıkma ihtimali artmaktadır. aynı zamanda bu durumda anahtarlama kayıpları da artmaktadır. bu nedenlerle gate direncinin değeri çok dikkatli biçimde ayarlanmalıdır. bu konuda bir rule of thumb olarak, ürün datasheet'inde verilen değerin 2 katının tercih edilmesi mümkündür. ne kadar iyi (düşük kaçak endüktanslı) dc-link hattı oluşturulmuşsa, o kadar düşük gate direnci değeri tercih edilmesi idealdir.
  
  igbt'nin anahtarlanması esnasında oluşabilecek sıkıntıların dışında, göz önünde bulundurulması gereken başka durumlar da vardır. igbt üzerinden akım geçerken, geçen akım değeri çok yüksek seviyelere ulaştığında veya junction sıcaklığı aşırı yükseldiğinde, yarıiletken üzerinde desatürasyon durumu oluşmaya başlar. normal koşullarda voltage drop değerlerinin 1-2v mertebelerinde seyretmesi gerekirken, 7-8v değerlerine kadar ulaşması durumunda zaten ısınmış olan yarıiletken artık yanma tehlikesiyle karşı karşıya kalır. desatürasyon durumuna karşı koruma amacıyla, igbt'nin kollektör-emetör arası gerilimi bir mikroişlemci tarafından sürekli ölçülür ve tehlikeli düzeylere ulaşıldığında acil duruma geçilerek sistem kapatılır.
  
  oynaması zevkli aletlerdir igbt'ler.