H25R1202 IGBT 25A 1200V TO-3P mới

Giới thiệu H25R1202

H25R1202 là một loại IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor – Transistor Lưỡng Cực Cổng Cách Ly). IGBT là một thiết bị bán dẫn công suất kết hợp những ưu điểm của cả MOSFET (điều khiển bằng điện áp, tốc độ chuyển mạch cao) và BJT (khả năng chịu dòng điện và điện áp lớn, tổn hao dẫn thấp). Do đó, IGBT rất phù hợp cho các ứng dụng công suất cao.

Cụ thể, H25R1202 là một Reverse Conducting IGBT (IGBT dẫn ngược) với diode thân đơn khối (monolithic body diode). Điều này có nghĩa là một diode được tích hợp sẵn bên trong cấu trúc của IGBT, song song với cực Collector và Emitter, giúp nó có khả năng xử lý dòng điện ngược một cách hiệu quả, giảm số lượng linh kiện bên ngoài và tối ưu hóa hiệu suất trong các ứng dụng chuyển mạch.

Với các thông số:

• 25A: Đây là dòng điện định mức (Collector Current – IC​) mà IGBT có thể chịu được khi hoạt động liên tục (thường ở nhiệt độ vỏ 100°C).
• 1200V: Đây là điện áp Collector-Emitter tối đa (VCE​) mà IGBT có thể chịu được khi ở trạng thái tắt.
• TO-3P: Đây là kiểu đóng gói (Package) của IGBT. TO-3P là một loại vỏ xuyên lỗ (through-hole) lớn, có 3 chân, được thiết kế để tản nhiệt tốt, phù hợp cho các ứng dụng công suất cao.

H25R1202 được thiết kế bằng công nghệ Trench and Fieldstop, giúp tối ưu hóa hiệu suất, giảm tổn hao và cải thiện độ bền.

Sơ đồ chân H25R1202

Thông số kỹ thuật chi tiết

• Loại linh kiện: IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)
• Dòng điện cực đại (Collector Current – Ic):
  • Dòng định mức: 25A
  • Dòng đỉnh trong thời gian ngắn: Có thể chịu được dòng đỉnh cao hơn trong thời gian ngắn, phụ thuộc vào điều kiện hoạt động.
• Điện áp cực đại (Collector-Emitter Voltage – Vce):
  • Điện áp định mức: 1200V
  • Điện áp chịu đựng: Đây là mức điện áp tối đa mà IGBT có thể chịu đựng giữa chân Collector và Emitter mà không bị hỏng.
• Điện áp bảo hòa (Collector-Emitter Saturation Voltage – Vce(sat)):
  • Mức điện áp: Khoảng 2.0V đến 3.0V, tùy thuộc vào điều kiện hoạt động.
  • Ý nghĩa: Điện áp bảo hòa thấp giúp giảm tổn thất công suất trong chế độ bật của IGBT, tăng hiệu suất tổng thể.
• Điện áp cổng-gốc (Gate-Emitter Voltage – Vge):
  • Điện áp điều khiển: Thường là từ 15V đến 20V để đảm bảo IGBT hoạt động hiệu quả.
  • Điện áp đỉnh: 20V (tối đa).
  • Điện áp ngưỡng (Vge(th)): Khoảng 4V đến 6V, là mức điện áp cần thiết để kích hoạt IGBT từ trạng thái tắt sang bật.
• Công suất tổn hao (Power Dissipation – Pd):
  • Công suất tổn hao: Khoảng 125W, phụ thuộc vào điều kiện làm mát và nhiệt độ môi trường. IGBT cần hệ thống tản nhiệt hiệu quả để hoạt động ổn định.
• Nhiệt độ hoạt động (Operating Temperature):
  • Khoảng nhiệt độ: -55°C đến +150°C.
  • Nhiệt độ mối nối tối đa: 150°C, cần duy trì trong giới hạn này để tránh hư hỏng.

Nguyên lý hoạt động

1. Khi IGBT tắt (Off State):
   • Điện áp cổng thấp: Khi điện áp giữa chân Gate và Emitter thấp hơn điện áp ngưỡng, IGBT ở trạng thái tắt.
   • Dòng điện không chảy qua Collector và Emitter: Do lớp P-N giữa Collector và Emitter bị phân cực ngược, không cho phép dòng điện chảy qua.
2. Khi IGBT bật (On State):
   • Điện áp cổng cao: Khi điện áp giữa chân Gate và Emitter vượt qua điện áp ngưỡng, IGBT chuyển sang trạng thái bật.
   • Dòng điện chảy qua Collector và Emitter: Điện áp cổng kích thích sự hình thành của kênh dẫn giữa Collector và Emitter, cho phép dòng điện chảy qua với điện áp bảo hòa thấp.

Cấu tạo và Sơ đồ chân (Pinout)

IGBT H25R1202 trong gói TO-3P có 3 chân chính:

1. Gate (G – Cực cổng): Chân điều khiển IGBT. Điện áp giữa Gate và Emitter sẽ quyết định trạng thái bật/tắt của IGBT.
2. Collector (C – Cực góp): Chân đầu vào dòng điện tải khi IGBT dẫn.
3. Emitter (E – Cực phát): Chân đầu ra dòng điện tải khi IGBT dẫn, và cũng là chân tham chiếu cho điện áp điều khiển Gate.

Sơ đồ chân (Pinout) điển hình của TO-3P:

• Chân 1: Gate (G)
• Chân 2: Collector (C)
• Chân 3: Emitter (E)
• Vỏ kim loại/Tab: Thường được nối với Collector (C) để tản nhiệt.

Nguyên lý hoạt động cơ bản:

• Trạng thái tắt (Off-state): Khi điện áp giữa Gate và Emitter (VGE​) nhỏ hơn điện áp ngưỡng (VGE(th)​), IGBT ở trạng thái ngắt. Không có dòng điện đáng kể nào chảy qua giữa Collector và Emitter.
• Trạng thái bật (On-state): Khi điện áp VGE​ lớn hơn điện áp ngưỡng (thường là 15V DC được khuyến nghị), IGBT dẫn điện. Dòng điện có thể chảy từ Collector sang Emitter với tổn hao điện áp thấp (VCE(sat)​).

Cách đo (Kiểm tra) IGBT H25R1202

Kiểm tra IGBT bằng đồng hồ vạn năng có thể giúp xác định liệu nó có bị chập hay hở mạch hay không, nhưng không kiểm tra được đầy đủ hiệu suất.

A. Kiểm tra IGBT (khi không cấp nguồn):

1. Đặt đồng hồ vạn năng ở chế độ kiểm tra Diode (hoặc đo điện trở).
2. Đo giữa Collector (C) và Emitter (E):
   • Que đỏ vào C, que đen vào E: Đồng hồ nên hiển thị “OL” hoặc điện trở rất cao (Photodarlington đang ở trạng thái ngắt).
   • Que đỏ vào E, que đen vào C: Đồng hồ sẽ hiển thị điện áp thuận của diode thân tích hợp (khoảng 0.4V – 0.7V). Nếu không hiển thị gì hoặc “OL”, diode có thể bị hở.
   • Nếu bất kỳ trường hợp nào hiển thị giá trị rất thấp (gần 0V), IGBT có thể bị chập giữa C-E.
3. Đo giữa Gate (G) và Emitter (E):
   • Que đỏ vào G, que đen vào E (hoặc ngược lại): Đồng hồ nên hiển thị “OL” hoặc điện trở rất cao. Nếu hiển thị điện trở thấp, cổng Gate có thể bị chập, làm hỏng lớp cách điện.
4. Đo giữa Gate (G) và Collector (C):
   • Que đỏ vào G, que đen vào C (hoặc ngược lại): Đồng hồ nên hiển thị “OL” hoặc điện trở rất cao. Nếu hiển thị điện trở thấp, cổng Gate có thể bị chập.

B. Kiểm tra hoạt động cơ bản (bật/tắt) – Yêu cầu nguồn DC và điện trở hạn dòng:

Cách này phức tạp hơn và cần cẩn thận để không làm hỏng IGBT hoặc đồng hồ.

1. Chuẩn bị:
   • Nguồn điện DC nhỏ (ví dụ: 5V – 15V) để điều khiển Gate.
   • Nguồn điện DC thứ hai (ví dụ: 12V – 24V) làm nguồn tải.
   • Điện trở hạn dòng cho LED (ví dụ: 1kΩ – 10kΩ).
   • Điện trở tải (ví dụ: 1kΩ) hoặc bóng đèn nhỏ để thấy trạng thái dẫn.
2. Mắc mạch thử:
   • Nối chân Emitter (E) của IGBT xuống GND.
   • Nối chân Collector (C) qua điện trở tải (hoặc bóng đèn) lên nguồn tải DC.
   • Nối chân Gate (G) qua điện trở 1kΩ – 10kΩ lên một công tắc, đầu còn lại của công tắc nối lên nguồn DC 5V – 15V (nguồn Gate).
3. Kiểm tra:
   • IGBT tắt: Đảm bảo chân Gate đang ở mức 0V (nối xuống GND hoặc để hở). Lúc này, bóng đèn (tải) phải tắt. Đồng hồ vạn năng đo giữa C và E phải hiển thị điện áp gần bằng nguồn tải.
   • IGBT bật: Bật công tắc để cấp điện áp 5V – 15V vào chân Gate (qua điện trở). Lúc này, bóng đèn (tải) phải sáng. Đồng hồ vạn năng đo giữa C và E phải hiển thị điện áp thấp (VCE(sat)​ – vài V).
   • Nếu IGBT không bật hoặc không tắt đúng cách, nó có thể bị hỏng.

Ưu điểm và ứng dụng:

• Khả năng chuyển mạch nhanh: H25R1203 có thể chuyển đổi nhanh chóng giữa trạng thái bật và tắt, phù hợp cho các ứng dụng cần tốc độ chuyển mạch cao.
• Tổn thất công suất thấp: Với điện áp bảo hòa thấp, IGBT giúp giảm tổn thất năng lượng và nhiệt tỏa ra.
• Điều khiển điện áp thấp: Điện áp cổng điều khiển thấp giúp đơn giản hóa mạch điều khiển.

Ứng dụng phổ biến:

• Biến tần (Inverters): Chuyển đổi điện năng từ DC sang AC trong các hệ thống công suất cao, bao gồm biến tần cho động cơ AC và hệ thống năng lượng mặt trời.
• Bộ điều khiển động cơ (Motor Drives): Điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ trong các ứng dụng công nghiệp.
• Nguồn xung (Switch Mode Power Supplies): Cung cấp điện cho các thiết bị công suất lớn.
• Hệ thống năng lượng tái tạo: Chuyển đổi năng lượng từ các nguồn tái tạo như năng lượng mặt trời hoặc gió sang lưới điện.

Linh kiện tương đương H25R1202

Khi tìm linh kiện tương đương cho H25R1202, bạn cần chú ý các thông số quan trọng nhất:

• Loại linh kiện: IGBT, lý tưởng là loại dẫn ngược (Reverse Conducting) hoặc có thể chấp nhận IGBT tiêu chuẩn nếu diode ngoài được thêm vào.
• Điện áp Collector-Emitter (VCE​): Tối thiểu 1200V.
• Dòng Collector (IC​): Tối thiểu 25A (tại TC​=100∘C).
• Điện áp bão hòa (VCE(sat)​): Càng thấp càng tốt, và nên tương đương hoặc thấp hơn H25R1202 để giữ hiệu suất.
• Điện tích cổng (QG​) và thời gian chuyển mạch: Quan trọng cho các ứng dụng tần số cao như bếp từ.
• Kiểu đóng gói: TO-3P (hoặc TO-247, rất phổ biến và tương tự về kích thước/chân).
• Tính năng diode thân: Nếu ứng dụng của bạn yêu cầu diode thân tích hợp, hãy tìm kiếm các IGBT có “monolithic body diode” hoặc “reverse conducting”.

Một số IGBT tương đương hoặc có thể thay thế (cần kiểm tra datasheet chi tiết):

• Infineon: Các dòng IGBT 1200V khác của Infineon với thông số dòng tương tự, ví dụ:
  • IHW25N120R5, IHW25N120R2: Đây là những IGBT dẫn ngược của Infineon, rất tương đồng về thông số.
  • IKW25N120T2: Cũng là 1200V nhưng có thể không phải loại dẫn ngược.
• STMicroelectronics (ST):
  • STGW25H120DF2, STGW30NC120HD: Các IGBT 1200V, cần kiểm tra kỹ về dòng và diode thân.
• Fairchild / ON Semiconductor:
  • FGA25N120ANTD: IGBT 1200V, 25A (có thể không có diode thân).
• Fuji Electric:
  • Các dòng IGBT 1200V, 25A của Fuji.
• Toshiba, Mitsubishi: Cũng có các dòng IGBT công suất cao tương tự

Kích thước H25R1202

Xem thêm :Nhiều sản phẩm IGBT khác tại đây

Datasheet H25R1202