Na której ilustracji przedstawiony jest symbol graficzny tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką?
Poprawnie wskazany jest symbol z ilustracji 4, ponieważ przedstawia on tranzystor bipolarny z izolowaną bramką, czyli tzw. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Charakterystyczną cechą na schemacie jest połączenie dwóch światów: po stronie mocy widać klasyczny układ jak w tranzystorze bipolarnym (kolektor C, emiter E i strzałka w nodze emitera), a po stronie sterowania – elektrodę bramki G odseparowaną od struktury mocy symbolem kondensatora. Ten „kondensator” na rysunku oznacza właśnie izolację bramki, typowo tlenkiem krzemu. W praktyce IGBT łączy zalety MOSFET-a (wysoka impedancja wejściowa, sterowanie napięciowe, małe prądy sterujące) z właściwościami tranzystora bipolarnego (duża zdolność przenoszenia mocy, małe straty w stanie przewodzenia). Dlatego takie elementy spotyka się w falownikach, przekształtnikach częstotliwości, napędach silników AC, spawarkach inwertorowych, zasilaczach dużej mocy. Z mojego doświadczenia w serwisie elektroniki mocy rozpoznanie symbolu IGBT na schemacie jest kluczowe, bo inaczej dobierze się element zamienny niż dla zwykłego MOSFET-a. Dobre praktyki mówią, żeby zawsze patrzeć na oznaczenia wyprowadzeń: G – bramka (gate), C – kolektor, E – emiter. Jeśli widzisz taki zestaw plus symbol izolacji bramki, to praktycznie na pewno masz do czynienia z IGBT, czyli właśnie tranzystorem bipolarnym z izolowaną bramką.
Na rysunkach łatwo się pomylić, bo wszystkie symbole wyglądają na pierwszy rzut oka podobnie, ale każdy z nich reprezentuje zupełnie inny element i inną zasadę działania. Dwie ilustracje z literami A i K pokazują tyrystory lub elementy pokrewne – tam występują anoda i katoda, a sterowanie odbywa się przez elektrodę G, która nie jest izolowana jak w tranzystorze z bramką izolowaną. Widać po prostu strukturę przypominającą diodę z dodatkową elektrodą, często z jakimś oznaczeniem optycznym lub blokującym, ale nigdzie nie ma symbolu kondensatora między bramką a częścią mocy. To ważny szczegół. Ilustracja z oznaczeniami G, D, S to natomiast klasyczny tranzystor MOSFET z izolowaną bramką, ale polowy, nie bipolarny. Tu nazwy końcówek są inne: dren (D) i źródło (S), a nie kolektor i emiter. Typowy błąd myślowy polega na tym, że ktoś widzi izolowaną bramkę (symbol kondensatora) i automatycznie uznaje, że to musi być poszukiwany element. Tymczasem pytanie dotyczy konkretnego typu: tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką, czyli IGBT. Właśnie dlatego trzeba patrzeć jednocześnie na rodzaj wyprowadzeń oraz kształt symbolu. Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką łączy w sobie cechy BJT i MOSFET-a, więc na schemacie ma bramkę jak MOSFET (oddzieloną kreską kondensatora), ale wyjście opisane jako kolektor i emiter oraz charakterystyczną strzałkę w nodze emitera. Jeśli na symbolu nie ma pary C/E, tylko A/K albo D/S, to nie jest to IGBT i nie spełnia warunku z treści pytania. W praktyce w dokumentacji i normach schematowych ten sposób oznaczania jest dość konsekwentnie stosowany, więc warto się do niego przyzwyczaić, bo później ułatwia to czytanie schematów zasilaczy, falowników czy układów sterowania silnikami.