Równolegle z badaniem właściwości półprzewodników nastąpiła również poprawa technologii wytwarzania opartych na nich urządzeń. Stopniowo pojawiało się coraz więcej nowych elementów o dobrych parametrach użytkowych. Pierwszy tranzystor IGBT pojawił się w 1985 roku i połączył unikalne właściwości struktur bipolarnych i polowych. Jak się okazało, te dwa rodzaje urządzeń półprzewodnikowych znane w tamtym czasie mogłyby się ze sobą „dogadać”. To oni stworzyli strukturę, która stała się innowacyjna i stopniowo zyskała ogromną popularność wśród twórców obwodów elektronicznych. Sam skrót IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors) odnosi się do tworzenia układu hybrydowego opartego na tranzystorach bipolarnych i polowych. Jednocześnie możliwość pracy z dużymi prądami w obwodach mocy jednej struktury została połączona z wysoką rezystancją wejściową innej.
Nowoczesny tranzystor IGBT różni się od swojego poprzednika. Faktem jest, że technologia ich produkcji była stopniowo ulepszana. Od pojawienia się pierwszego elementu z takimstruktura, jej główne parametry zmieniły się na lepsze:
-
tranzystor IGBT Napięcie przełączania wzrosło z 1000V do 4500V. Umożliwiło to zastosowanie modułów mocy podczas pracy w obwodach wysokiego napięcia. Elementy i moduły dyskretne stały się bardziej niezawodne w pracy z indukcyjnością w obwodzie mocy i lepiej chronione przed szumami impulsowymi.
- Prąd przełączania elementów dyskretnych wzrósł do 600 A w przypadku elementów dyskretnych i do 1800 A w przypadku konstrukcji modułowej. Umożliwiło to przełączanie obwodów prądowych o dużej mocy i wykorzystanie tranzystora IGBT do pracy z silnikami, grzałkami, różnymi aplikacjami przemysłowymi itp.
- Bezpośredni spadek napięcia w stanie włączenia spadł do 1V. Umożliwiło to zmniejszenie powierzchni grzejników odprowadzających ciepło i jednocześnie zmniejszenie ryzyka awarii w wyniku przebicia termicznego.
- Częstotliwość przełączania w nowoczesnych urządzeniach sięga 75 Hz, co pozwala na ich zastosowanie w innowacyjnych schematach sterowania napędami elektrycznymi. W szczególności są z powodzeniem stosowane w przemiennikach częstotliwości. Takie urządzenia wyposażone są w sterownik PWM, który współpracuje z modułem, którego głównym elementem jest tranzystor IGBT. Przetwornice częstotliwości stopniowo zastępują tradycyjne schematy sterowania napędem elektrycznym.
-
Sterowanie tranzystorem igbt Wydajność urządzenia również znacznie wzrosła. Współczesne tranzystory IGBT mają di/dt=200µs. Odnosi się to do czasu spędzonego nawłączyć/wyłączyć. W porównaniu z pierwszymi próbkami wydajność wzrosła pięciokrotnie. Zwiększenie tego parametru wpływa na możliwą częstotliwość przełączania, co ma znaczenie przy pracy z urządzeniami realizującymi zasadę sterowania PWM.
Udoskonalono również obwody elektroniczne, które sterowały tranzystorem IGBT. Głównymi wymaganiami, jakie na nich postawiono, było zapewnienie bezpiecznego i niezawodnego przełączania urządzenia. Muszą wziąć pod uwagę wszystkie słabości tranzystora, w szczególności jego „strach” przed przepięciem i elektrycznością statyczną.
