An Transistor bipolare a gate isolato (IGBT) è un dispositivo semiconduttore comunemente utilizzato in applicazioni ad alta tensione. Combinando la capacità di commutazione rapida di un MOSFET con la gestione di correnti elevate di un BJT, serve come componente efficiente e affidabile nell'elettronica di potenza moderna.
In questa guida esploreremo:
- Cos’è un IGBT
- Diagramma a blocchi dell’IGBT
- Costruzione e principio di funzionamento dell’IGBT
- Applicazioni dell’IGBT
Alla fine, sarai in grado di sapere come creare un diagramma a blocchi e quali vantaggi si possono ottenere da tali schemi. Imparerai anche come questi dispositivi stanno beneficiando i nostri dispositivi più recenti.
In questo articolo
Diagramma a blocchi dell’IGBT e il suo principio di funzionamento
An Diagramma a blocchi dell’IGBT è utile durante l’apprendimento della sua circuiteria complessa e del principio di funzionamento. Ecco il diagramma a blocchi completo per l’IGBT.
L’IGBT incorpora la giunzione PN, adatta per circuiti ad alta tensione e flussi di corrente costanti. I punti principali di azionamento nell’IGBT sonoemettitore, gate e collettore.
Il collettore-emettitore e le giunzioni
Il collettore-emettitore è collegato a una batteria di tensione, dove il collettore è collegato al terminale positivo e l’emettitore al terminale negativo. Ci sono due giunzioni nel sistema, note comeJ1 e J2. La giunzione J1 diventa polarizzata in avanti e J2 polarizzata inversamente, facilitando il flusso degli elettroni da una regione all’altra.
Tensione applicata al Gate
Una volta applicata la tensione al gate, gli elettroni iniziano a muoversi verso il canale p direttamente sotto lo strato di SiO2. Quando questa tensione applicata aumenta, gli elettroni si muovono rapidamente e raggiungono la regione p superiore.
Movimento di elettroni e lacune
Gli elettroni e le lacune giocano un ruolo nel funzionamento dell’IGBT. Gli elettroni dall’emettitore iniziano a muoversi verso la regione N+, mentre le lacune dal collettore iniziano a entrare nella regione di deriva N. L’eccesso di elettroni e lacune nella regione N causa il flusso di corrente.
Regione di Cut-off
Quando la tensione applicata al sistema è zero, si ha una condizione non conduttiva e non si verifica alcun flusso di carica. Questo stato è noto comestato di offset, e la corrente nel circuito rimane zero.
Regione attiva
Quando la tensione di soglia viene superata dalla tensione applicata, la corrente inizia a scorrere verso il gate e le cariche negative scorrono verso la regione p. In questa regione la corrente fluisce dal collettore all’emettitore. Questo stato è chiamatostato attivo.
Conduzione
Una piccola tensione applicata alla regione attiva viene amplificata dal circuito, fornendo sufficiente corrente per far funzionare il circuito in modo potente. Lo strato di SiO2 serve a isolare lo strato metallico dal gate. Questo strato previene la fuoriuscita di corrente e agisce da ponte, rendendo il dispositivo più affidabile ed efficiente.
Stato di saturazione
Il ruolo del gate è fondamentale per prevenire qualsiasi dispersione e per controllare la corrente su un valore costante. Anche se la tensione applicata aumenta a un livello stabile, il valore del flusso di corrente rimane lo stesso. Questo stato è chiamatostato di saturazione per il quale gli IGBT sono programmati.
Gli IGBT sono utili quando la tensione fluttua e sono preziosi ad alti voltaggi e potenze. Al contrario, il MOSFET è più adatto per applicazioni con tensione da bassa a media.
Applicazioni dell’IGBT
L’IGBT ha numerose applicazioni e viene utilizzato sia nei circuiti AC che DC per controllare il flusso di corrente e la potenza del circuito. Ecco alcune delle applicazioni dell’IGBT.
Motori AC/DC
La corrente costante aiuta i motori AC e DC a controllare la loro velocità. L’IGBT evita il superamento della velocità e permette ai motori di funzionare a velocità costante, prevenendo danni ai motori in funzione.
UPS (Alimentazione elettrica ininterrotta)
Gli IGBT sono molto importanti nei dispositivi UPS, poiché è necessario un flusso di corrente continuo a una certa tensione. Forniscono un flusso di corrente più fluido e limitano qualsiasi danno agli apparecchi collegati all’UPS.
Inverter solari
I chip IGBT vengono utilizzati negli inverter solari per mantenere il flusso di corrente. I pannelli solari generano corrente continua (DC), mentre la maggior parte degli elettrodomestici funziona in corrente alternata (AC). Gli IGBT sono fondamentali per effettuare questa conversione da DC ad AC.
Elettrodomestici che generano calore
La maggior parte degli elettrodomestici, come fornelli elettrici, forni, ferri da stiro e stufe, viene utilizzata per generare calore. A certe tensioni, questi dispositivi possono surriscaldarsi ed esplodere. L’IGBT controlla i valori di corrente a livelli sicuri per la protezione degli utenti.
Sistemi di illuminazione
Gli IGBT vengono utilizzati nei sistemi di illuminazione. Aiutano a fornire impulsi di tensione massima al sistema per mantenere la luce massima. Molte luci usano questi dispositivi per evitare il surriscaldamento, poiché consentono una commutazione veloce e controllano la quantità di corrente. Ecco perché sono la scelta migliore per luci stradali, luci da stadio e luci industriali.
Come creare un diagramma a blocchi per IGBT
EdrawMax, essendo uno degli strumenti di diagrammazione più avanzati, è utile per creare diagrammi a blocchi completi. Vediamo alcune delle caratteristiche di EdrawMax.
- Interfaccia user-friendly: EdrawMax ha un’interfaccia intuitiva che lo rende utile anche per chi è alle prime armi. Offre un’interfaccia pulita, funzionalità di drag and drop, aggiunta di immagini, formati di testo e molto altro.
- Ampia libreria di simboli: La libreria di simboli di EdrawMax è ampia e offre tutti i simboli, gli elementi e i formati di testo necessari per completare il tuo diagramma a blocchi.
- Strumenti di personalizzazione: EdrawMax è ricco di strumenti che offrono diverse combinazioni di colori, formati di testo e temi per i tuoi blocchi. Fornisce strumenti di connettore per aggiungere relazioni tra i blocchi.
- Libreria di modelli: EdrawMax offre modelli per ogni categoria, aiutandoti a completare il tuo progetto grazie ai modelli disponibili. Puoi utilizzare un modello così com’è se soddisfa le tue esigenze.
- Opzioni di esportazione multiple: EdrawMax è utile per un pubblico vasto, permettendo di importare ed esportare i diagrammi a blocchi in diversi formati. È possibile importare file Visio e modificarli direttamente.
Ora, vediamo come creare un diagramma a blocchi APU con EdrawMax utilizzando diversi metodi.
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Funzionalità AI100% sicuro | Versioni per desktop >>Metodo 1: Crea un diagramma a blocchi IGBT da zero
EdrawMax, come strumento di diagrammazione specializzato, offre tutti gli strumenti di personalizzazione necessari per iniziare. Ecco una guida passo-passo da seguire quando si parte da zero.
Step1 Apri EdrawMax e inizia
- Apri EdrawMax e clicca sul diagramma a blocchi nellaHome page.
- Trova la sezione diagramma a blocchi e cliccaci sopra.
- Si aprirà una tela vuota dove troverai gli elementi rilevanti.
Step2 Trascina e rilascia simboli ed elementi sulla tela
- Vai allalibreria dei simboli.
- Cerca diagrammi a blocchi; troverai tutte le forme relative necessarie per creare un diagramma a blocchi.
- Clicca su un elemento o trascinalo direttamente sulla tela.
Step3 Aggiungi testo per ogni blocco
- Organizza le dimensioni dei blocchi e posizionali dove desideri sulla tela.
- Doppio clic sul blocco per aggiungere il testo per ciascuno.
Step4 Aggiungi relazioni/connessioni
- Inizia ad aggiungere le relazioni tra i blocchi usando lo strumento connettore.
- Se hai bisogno di frecce, puoi trovarle nella libreria di simboli con forme differenti.
Step5 Esporta il tuo diagramma a blocchi
- Una volta terminate tutte le modifiche, puoi esportare il file.
- Clicca sulpulsante di esportazione or File nell’angolo in alto a sinistra dello schermo e scegli un formato.
- Imposta tutte le preferenze, come la qualità dell’immagine e la percentuale di zoom, poi clicca ‘Esporta’ per salvare il progetto.
Metodo 2: Inizia con un modello di diagramma a blocchi IGBT
EdrawMax offre un’ampia libreria di modelli per iniziare rapidamente. Questi progetti già pronti fungono da solida base, permettendoti di personalizzare e creare facilmente i tuoi diagrammi a blocchi. Segui i passaggi qui sotto per iniziare a progettare un diagramma a blocchi utilizzando uno di questi modelli.
Step1 Apri la libreria dei modelli
- Apri la Home Page di EdrawMax e clicca sumodellisul lato sinistro dello schermo.
- Cerca i modelli di diagrammi a blocchi usando la barra di ricerca.
Step2Seleziona un modello e cliccaci sopra
- Trova il modello tra le opzioni disponibili e scegli quello più adatto per il tuo diagramma a blocchi.
- Clicca sopra per portarlo sul canvas e inizia a modificarlo.
Step3Modifica il modello
- Inizia a modificare il modello sul canvas.
- Aggiungi o elimina qualsiasi forma necessaria.
- Usa il tuo testo personale eliminando quello già esistente.
- Puoi cambiare i colori e i temi del tuo diagramma a blocchi qui.
Step4Esporta il tuo file
- Ora è il momento di esportare il tuo progetto.
- Clicca sulfilee trova il pulsante di esportazionedisponibile nella parte superiore della barra dei menu.
- Seleziona il formato in cui desideri il tuo diagramma e salvalo.
Considerazioni finali
Gli IGBT sono ampiamente utilizzati nei dispositivi moderni per fornire potenza costante sotto la tensione applicata, controllando anche la quantità di corrente che fluisce in un circuito. Un diagramma a blocchi IGBT offre ai discenti una comprensione chiara delle sue funzioni interne e dei principi di funzionamento.
Con EdrawMax, puoi facilmente creare diagrammi a blocchi accurati e professionali per varie applicazioni, inclusi sistemi solari, sistemi di illuminazione e circuiti UPS.
Questi diagrammi non solo supportano l'apprendimento, ma forniscono anche preziose informazioni per l'uso pratico. Inizia a creare i tuoi diagrammi IGBT con EdrawMax per semplificare i concetti complessi e migliorare la comprensione.
