ماژول IGBT مخفف ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق می‌باشد.

IGBT مخفف ترانزیستور دوقطبی با گیت عایق است. IGBT را ترانزیستور دوقطبی با گیت عایق می‌شناسند و به این نام هم می‌نامند. ای جی بی تی یک ترانزیستور ایده‌آل با کاربرد بالا می‌باشد و دارای ولتاژ و جریان بالا می‌باشد. درجه ولتاژ IGBT بین 400 ولت تا 2000 ولت و همین‌طور جریان از 5 آمپر تا 1000 آمپر موجود می‌باشد و در بازار قابل‌عرضه می‌باشد. igbt دارای کاربری بسیار بالا می‌باشد نظیر:

کاربردهای صنعتی به طور مثال: اینورتر، منابع تغذیه، ups و کاربردی مصرفی مانند: سیستم تهویه مطبوع و اجاق‌های القایی و کاربردهای خودرو، کنترل کننده‌های موتور و همچنین وسایل نقلیه الکتریکی و....

مصارف igbt برای صنایع فولاد و راه آهن کاربرد دارند از IGBT 6 کیلو ولت و 4500 آمپر برای مصارف راه آهن جهت انتقال جریان مستقیم ولتاژ بالا و سایر کاربردهای بزرگ استفاده می‌شود.

 تفاوت ماسفت با ماژول IGBT

یک ماسفت دارای مزایای سرعت کموتاسیون بالاتر و کارایی بیشتر در زمان کار در ولتاژهای پایین است. به اضافه مزایای گفته شده مافست می‌تواند یک ولتاژ مسدود کننده بالا را حفظ کند و جریان بالایی را نگهداری نماید چرا که ساختار ماسفت‌های قدرتی عمودی می‌باشند ولی IGBTها به‌صورت مسطح می‌باشند. با توجه به تمامی موارد فوق می‌توان گفت کاربرد ماسفت با توجه به ساختار و کارایی آن در حفاظت از سیستم بهتر از ماژول IGBT می‌باشد اما در بسیاری از کاربردها حتماً باید از ماژول IGBT می‌باشد.

دارای چند نوع ماژول IGBT می‌باشیم؟

ما دارای دو نوع ماژول IGBT یا همان ترانزیستورهای اتصال دو قطبی گیت عایق می‌باشیم.

پانچ از طریق (PT-IGBT) به این نوع IGBTها متقارن و همچنین نا متقارن می‌گویند.

تیریستور ها ی الکترونیکی همانند IGBT می‌باشد هرچند که IGBT برتر و سریعتر از تیریستور های الکترونیکی است. زمانی که از IGBT در طراحی UPS استفاده می‌شود، اینورترها می‌توانند در UPS کوچکتر بشوند. ماژول IGBT یا ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق بخش کاربردی برای یک UPS می‌باشد و باید در مادربرد یک UPS حتما باید ماژول IGBT مناسب جایگزاری شود. در این صورت می‌توان گفت ترانزیستورهای دو قطبی یا مایول های IGBT برای UPSها بسیار پر اهمییت می‌باشد.

آیا عمر IGBT به عوامل محیطی در یو پی اس بستگی دارد؟

در جواب به این سوال که عمر ای جی بی تی به عوامل محیطی در یو پی اس بستگی دارد یا خیر باید گفت باید بله، IGBT به بار و محیط UPS بستگی دارد. IGBT برای همیشه برای یو پی اس به طور مداوم کار نمی‌کند.

مقالات مرتبط

بانک خازنی چیست؟

04 اسفند 1400مقالات آموزشی کنترل اتوماسیونpoweroxin

چرا ما باید بانک خازنی بسازیم و یا از بانک‌های خازنی استفاده کنیم. امروزه به دلیل نوسانات قیمت برق و بالارفتن  نرخ برق شما می‌توانید با ساخت بانک خازنی از شر قبض‌های سرسام‌آور برق خلاص شوید. همان‌طور...

ادامه مطلب

کنتاکتور خازنی چیست؟

30 بهمن 1400مقالات آموزشی کنترل اتوماسیونpoweroxin

یکی از قطعات پرمصرف در صنایع الکتریکی کنتاکتورهای خازنی می‌باشند به همین دلیل ما می‌خواهیم شمارا با انواع کنتاکتورهای خازنی و نحوه کارکرد آن‌ها آشنا سازیم. کنتاکتور خازنی کنتاکتوری می‌باشد برای راه ا...

ادامه مطلب

تفاوت منبع تغذیه و کانورتر

27 بهمن 1400مقالات آموزشی کنترل اتوماسیونpoweroxin

برای این که بتونیم تشخیص بدیم که منبع تغذیه و کانورتر با هم چه تفاوت‌هایی دارند اول باید به سراغ مطالعه تعریف هر یک از آن‌ها برویم و درباره منبع تغذیه ولتاژ سوئیچینگ و همچنین کانورترها تحقیق کنیم تا آ...

ادامه مطلب

افزایش عمر یو پی اس به وسیله ماژول IGBT افزایش می‌یابد

دستگاه‌های یو پی اس دارای عمر کاری بین 6 ای 7 سال را دارند اما به وسیله مقاومت‌ها و ماژول‌های IGBT عمر دستگاه‌های بزرگ یو پی اس به 12 الی 14 سال می‌رسد. برای این که عمر دستگاه‌ها بالا بروند IGBTها آسیب می‌بینند و شکست می‌خورند تا بتوانند از اجزای اصلی حفاظت کنند.

مانند هر قطعه الکترونیکی، IGBTها ماندگاری دارند و برای همیشه دوام نمی‌آورند. آنها شکست خواهند خورند و در این صورت ماژول‌های IGBT احتیاج به عوض شدن منظم دارند و همچنین در اگر IGBTها از بین بروند UPS ما نیز از کار خواهد ایستاد. البته باید به این نکته توجه کنیم که معمولاً سیستم UPS ارتقا یا تعویض می‌شود، قبل از اینکه IGBT شروع به شکست کند. برای این که بتوانیم عمر IGBT و همچنین یو پی اس خود را افزایش دهیم باید حتماً تجهیزات را از گردوغبار دورنگه داریم و همین‌طور تجهیزات را در یک فضای خنک و در محیطی با تهویه مطبوع نگه داریم چرا که آلودگی و گردوغبار و همچنین زباله‌ها می‌تواند در عملکرد UPSها اختلال ایجاد نماید و در این صورت منجر به گرمای زیاد IGBTها می‌باشد و باعث آتش سوزی می‌گردد و در این صورت می‌توان گفت عمر IGBT و UPS بسیار زیاد کاهش پیدا می‌کند.

 مزایای ماژول ای جی بی تی یا ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق

ماژول‌های IGBT درای مزایای بالای BJT می‌باشد و از مزیت کنترل آسان مانند ماسفت برخوردار است. در واقع این دستگاه نیمه هادی قدرت برای غلبه بر اشکال ترانزیستور و ماسفت پدید می‌آید. این یک دستگاه سه ترمینال به نام‌های تخلیه، منبع و دروازه یا امی‌تر، جمع کننده و پایه است.

منظور از NPT-IGBT و PT-IGBT چیست؟

IGBT هایی که دارای لایه بافر n+ هستند Punch Through-IGBT (PT-IGBT) نامیده می شوند و IGBT هایی که بدون این لایه ساخته می شوند به عنوان Non Punch Through-IGBT (NPT-IGBT) شناخته می شوند. برای درک صحیح لایه بافر n+ بهتر است ساختار این دستگاه را بدانید.

دلایل نامیدن IGBT های متقارن و نامتقارن

یک IGBT متقارن (NPT-IGBT) یک IGBT می باشد که دارای ولتاژهای شکست رو به جلو و معکوس برابر است. چنین دستگاه هایی در برنامه های AC استفاده می شوند.

در ساختار IGBTهای نامتقارن (PT-IGBT)، ولتاژ شکست معکوس کمتر از ولتاژ شکست روبه‌جلو است. این نوع IGBTها برای مدارهای DC که در آن دستگاه نیازی به پشتیبانی از ولتاژ در جهت معکوس ندارد، مفید است.

ترانزیستور دوقطبی دروازه ایزوله که به‌اختصار IGBT نیز نامیده می‌شود، چیزی شبیه به تلاقی بین یک ترانزیستور اتصال دوقطبی معمولی (BJT) و یک ترانزیستور اثر می‌دانی (MOSFET) است که آن را به عنوان یک دستگاه سوئیچینگ نیمه‌هادی ایده‌آل می‌کند.

ترانزیستور IGBT بهترین قطعات این دو نوع ترانزیستور معمولی، امپدانس ورودی بالا و سرعت سوئیچینگ بالای ماسفت با ولتاژ اشباع پایین ترانزیستور دوقطبی را می‌گیرد و آنها را با هم ترکیب می‌کند تا نوع دیگری از دستگاه سوئیچینگ ترانزیستور را تولید کند. قادر به مدیریت جریان‌های کلکتور - امی‌تر بزرگ با درایو جریان گیت تقریباً صفر است.

IGBT معمولی چیست؟

ترانزیستور دوقطبی گیت عایق (IGBT) فناوری گیت عایق (از این رو قسمت اول نام آن) ماسفت را با ویژگی‌های عملکرد خروجی یک ترانزیستور دوقطبی معمولی ترکیب می‌کند (از این رو قسمت دوم نام آن است).

نتیجه این ترکیب این است که (ترانزیستور IGBT) دارای ویژگی‌های سوئیچینگ خروجی و هدایت یک ترانزیستور دوقطبی است اما مانند ماسفت با ولتاژ کنترل می‌شود.

مزیت دستگاه ترانزیستور دوقطبی گیت عایق نسبت به BJT یا MOSFET این است که قدرت بیشتری نسبت به ترانزیستور نوع دوقطبی استاندارد همراه با عملکرد ولتاژ بالاتر و تلفات ورودی کمتر ماسفت ارائه می‌دهد. در واقع یک FET است که با یک ترانزیستور دوقطبی در شکلی از پیکربندی نوع دارلینگتون ادغام شده است.

 ساختار ترانزیستور دوقطبی گیت عایق

می‌بینیم که ترانزیستور دوقطبی گیت عایق بندی شده یک دستگاه ترمینال رسانایی با سه ترمینال می‌باشد که یک ورودی ماسفت کانال N گیت عایق را با یک خروجی ترانزیستور دوقطبی PNP که در نوعی پیکربندی دارلینگتون متصل است ترکیب می‌کند.

در نتیجه پایانه‌ها به صورت زیر برچسب گذاری می‌شوند: جمع کننده، امی‌تر و دروازه. دو تا از پایانه‌های آن (C-E) با مسیر رسانایی که جریان را عبور می‌دهد مرتبط هستند، در حالی که ترمینال سوم آن (G) دستگاه را کنترل می‌کند.

میزان تقویت به دست آمده توسط ترانزیستور دوقطبی گیت عایق، نسبت بین سیگنال خروجی و سیگنال ورودی آن است. برای یک ترانزیستور اتصال دوقطبی معمولی، (BJT) مقدار بهره تقریبا برابر با نسبت جریان خروجی به جریان ورودی است که بتا نامیده می‌شود.

برای یک ترانزیستور اثر میدان نیمه هادی اکسید فلزی یا ماسفت، جریان ورودی وجود ندارد زیرا گیت از کانال اصلی حامل جریان جدا شده است؛ بنابراین، بهره یک FET برابر با نسبت تغییر جریان خروجی به تغییر ولتاژ ورودی است، و آن را به یک دستگاه انتقال رسانایی تبدیل می‌کند و این در مورد IGBT نیز صادق است. سپس می‌توانیم IGBT را به‌عنوان یک BJT قدرتی در نظر بگیریم که جریان پایه آن توسط ماسفت تأمین می‌شود.

ترانزیستور دوقطبی گیت عایق را می‌توان در مدارهای تقویت‌کننده سیگنال کوچک به روشی مشابه ترانزیستورهای نوع BJT یا MOSFET استفاده کرد. اما ازآنجایی‌که IGBT تلفات رسانایی کم یک BJT را با سرعت سوئیچینگ بالای یک ماسفت قدرت ترکیب می‌کند، یک سوئیچ حالت جامد بهینه وجود دارد که برای استفاده در کاربردهای الکترونیک قدرت ایده‌آل است.

همچنین، IGBT نسبت به MOSFET معادل RON مقاومت «روی حالت» بسیار کمتری دارد. این بدان معناست که افت I2R در ساختار خروجی دوقطبی برای یک جریان سوئیچینگ معین بسیار کمتر است. عملیات مسدود کردن ترانزیستور IGBT مشابه یک ماسفت قدرت است. هنگامی که از ترانزیستور دوقطبی گیت عایق شده به عنوان کلید کنترل شده استاتیک استفاده می‌شود، دارای رتبه بندی ولتاژ و جریان مشابه ترانزیستور دوقطبی است. با این حال، وجود یک گیت ایزوله در یک IGBT رانندگی آن را بسیار ساده‌تر از BJT می‌کند، زیرا به قدرت درایو بسیار کمتری نیاز است.

یک ترانزیستور دوقطبی گیت عایق شده به سادگی با فعال کردن و غیرفعال کردن ترمینال گیت آن "روشن" یا "خاموش" می‌شود. اعمال یک سیگنال ولتاژ ورودی مثبت در سراسر گیت و امی‌تر دستگاه را در حالت روشن نگه می‌دارد، در حالی که سیگنال گیت ورودی را صفر یا کمی منفی می‌کند، به همان روشی که یک ترانزیستور دوقطبی خاموش می‌شود، آن را خاموش می‌کند. یا eMOSFET مزیت دیگر IGBT این است که مقاومت کانال در حالت بسیار کمتر از ماسفت استاندارد دارد.

ویژگی‌های ای جی بی تی

IGBT Characteristicsاز آنجایی که IGBT یک دستگاه کنترل‌شده با ولتاژ است، برای حفظ رسانایی از طریق دستگاه فقط به یک ولتاژ کوچک روی گیت نیاز دارد، بر خلاف BJT که مستلزم آن است که جریان پایه به طور مداوم به مقدار کافی برای حفظ اشباع تامین شود.

 همچنین IGBT ها یک دستگاه تک جهته می باشند، به دین معنا که بر خلاف ماسفت ها که دارای قابلیت سوئیچینگ جریان دو جهته (کنترل در جهت جلو و کنترل نشده در جهت معکوس) هستند، فقط می تواند جریان را در "جهت رو به جلو" تغییر دهد، یعنی از کلکتور به امیتر. .

 اصل کار و مدارهای درایو گیت برای ترانزیستور دوقطبی گیت عایق شده بسیار شبیه به ماسفت توان کانال N است. تفاوت اساسی این است که مقاومت ارائه شده توسط کانال رسانای اصلی در هنگام عبور جریان از دستگاه در حالت "روشن" آن در IGBT بسیار کمتر است. به همین دلیل، رتبه‌بندی‌های فعلی در مقایسه با ماسفت‌های قدرت معادل بسیار بالاتر است.

 مزیت اصلی استفاده از ترانزیستور دوقطبی گیت عایق نسبت به سایر دستگاه‌های ترانزیستوری، قابلیت ولتاژ بالا، مقاومت کم روشن، سهولت درایو، سرعت سوئیچینگ نسبتاً سریع و همراه با جریان درایو گیت صفر است که آن را به انتخابی مناسب برای سرعت متوسط ​​تبدیل کرده است، کاربردهای ولتاژ بالا مانند مدوله شده با عرض پالس (PWM)، کنترل سرعت متغیر، منابع تغذیه سوئیچ حالت یا اینورتر DC-AC با انرژی خورشیدی و برنامه‌های مبدل فرکانس که در محدوده صدها کیلوهرتز کار می‌کنند.

فروشگاه فنی مهندسی برق و قدرت پاور اکسین دارای انواع ماژول‌های IGBT در برندهای سمیکرون، اینفینیون، فوجی و . ... دارد. بابت دریافت قیمت انواع IGBT و همینطور دریافت مشخصات فنی ای جی بی تی ها با مهندسین و متخصصین برق و صنعت پاوراکسین تماس حاصل فرمایید.