ترانزیستور دو قطبی (IGBT)

igbt اینورتر چیست؟

ترانزیستور دو قطبی با درگاه عایق شده یا IGBT (کوتاه شده عبارت انگلیسی Insulated gate bipolar transistor ) جزو نیمه هادی قدرت بوده و در درجه اول به عنوان یک سوئیچ الکترونیکی استفاده میشود، که در دستگاههای جدید برای بازده بالا و سوئیچینگ سریع استفاده میشود. این سوئیچ برق در بسیاری از لوازم مدرن از جمله خودروهای برقی، قطار، یخچالها، تردمیل، دستگاههای تهویه مطبوع و حتی سیستمهای استریو و تقویت کننده ها استفاده میشود. همچنین در ساخت انواع اینورتر، ترانس های جوش و UPS کاربرد دارد.

کاربرد igbt در اینورتر

در فرکانسهای بالای کلیدزنی از یک ترانزیستور جهت کنترل سطح ولتاژ DC استفاده میشود. با بالا رفتن فرکانس ترانزیستور دیگر خطی عمل نمیکند و نویز مخابراتی شدیدی را با توان بالا تولید می کند. به همین سبب در فرکانس کلیدزنی بالا از المان کم مصرف MOSFET power استفاده می شود. اما با بالا رفتن قدرت، تلفات آن نیز زیاد میشود.

یک نیمه هادی جدید و کاملا صنعتی است که از ترکیب ۲ نوع ترانزیستور BJT و IGBT MOSFET ساخته شده است. بطوریکه از دید ورودی شما یک MOSFET را می بینید و از نظر خروجی یک BJT BJTها و MOSFETها دارای خصوصیاتی هستند که از نقطه نظرهایی یکدیگر را تکمیل می کنند. در طی سالهای اخیر به دلیل ارزانی و مزایای این قطعه از آن استفاده زیادی شده است.

BJT ها در حالت روشن (وصل) دارای تلفات هدایتی کمتری هستند، درحالیکه زمان سوئیچینگ آنها به خصوص در زمان خاموش شدن طولانی تر است. ماسفت ها قادرند که به مراتب سریعتر قطع و وصل کنند بنابراین تلفات هدایت آنها بیشتر است. igbt یک ترانزیستوری است که مزایای:مثل دارد باهم را MOSFET و BJT امپدانس ورودی بالا مثل MOSFET افت ولتاژ و تلفات کم مانند BJT نظیر BJT دارای ولتاژ حالت روشن (وصل) کوچکی است.

انواع ترانزیستور igbt

مقایسه خصوصیات igbt با ترانزیستورهای MOSFET و BJT

مزایا:

1. چگالی زیاد هدایت جریان مستقیم و افت کم ولتاژ مستقیم در حالت روشن: IGBT ها دارای افت ولتاژ حالت روشن بسیار کم و چگالی زیاد جریان در حالت روشن در مقایسه با ماسفت های قدرت و ترانزیستور های دو قطبی هستند.
2. توان راه اندازی کم و مدار راه انداز igbt ساده به سبب وجود ساختار ماسفتی در ورودی: یک igbt در مقایسه با قطعات کنترل شونده بوسیله جریان (تریستور و BJT) در ولتاژ و جریان بالا بسیار آسانتر کنترل می شود.
3. ناحیه عملکرد ایمن وسیع: با توجه به مشخصه های خروجی،IGBT دارای قابلیت هدایت جریان بهتر و قابلیت انسداد معکوس و مستقیم ممتازتری نسبت به ترانزیستور های دو قطبی است.

معایب :

1. در مقایسه با ماسفت های قدرت IGBT دارای سرعت سوئیچینگ کمتری است ولی سرعت آن از BJT ها بسیار بالاتر است. جریان پس ماند کلکتور(حامل های اقلیت) باعث کاهش سرعت خاموش شدن آن می شود.
2. امکان قفل شدگی به علت وجود ساختار تریستوری PNPN.

اسامی پایه ها هم از روی همان اسامی قبلی انتخاب شده G از MOSFET و C,E از ترانزیستورهای BJT در نتیجه با این ترکیب ساده شما المانی را استفاده می کنید، که دارای امپدانس بالای گیت و قابلیت تحمل ولتاژ بالا است. سرعت سوییچ کردن این نوع دارای محدودیت بوده بطور نمونه KHz1 تا KHz50 که در کل بین دو نوع BJT و MOSFET قرار میگیرد؛ و بخاطر امپدانس ورودی بسیار بالایی که دارد بسیار حساس میباشد. بیشتر در کورههای القایی برای تقویت دامنه ولتاژ استفاده میشود. در کل مورد استفاده این نوع ترانزیستورها بیشتر برای راه اندازی المانهای توان بالا  میباشد. مهمترین و تقریباً تنها کارایی IGBT سوییچینگ جریانهای بالا میباشد

کاربرد ماژول igbt چیست؟

دیوتی سایکل های کمتر 50 درصد فرکانس کلیدزنی کمتر از ۲ کیلوهرتز ولتاژ کاری بالاتر از 1000 ولت

دمای قطعه بالاتر از 100 درجه سانتی گراد توان های بالاتر از 5 کیلو وات

کاربرد های مرسوم IGBT ها عبارت است از:

• کنترل ذور موتور با فرکانس کمتر از 0۲ کیلوهرتز و محافظت در برابر جریان راه اندازی و اتصال
• کوتاه منابع تغذیه بدون وقفه UPS با بار ثابت یا با تغییرات کم
• دستگاه های جوش کاری با جریان باال و فرکانس کمتر از 50 کیلوهرتز با کلیدزنی ZVS
• تجهیزات روشنایی کم توان با فرکانس کمتر از 100 کیلوهرتز

جهت دانلود pdf کلیک کنید.