IGBT چیست؟

IGBT که کوتاه شده عبارت Insulate Gate Bipolar Transistor است به معنای ترانزیستور دو قطبی همراه با گیت عایقی است. به صورت ساده IGBT یک قطعه نیمه رسانا هست که دارای سه ترمینال است و کارکرد آن را می‌توان مابین ترانزیستور اثر میدان و ترانزیستور پیوندی دو قطبی تعریف کرد. این قطعه قابلیت فعالیت در جریان و ولتاژهای بالا و سوئچینگ سریع را دارا است. ترانزیستور IGBT در کاربردهای بسیاری مانند یخچال‌ها، خودروهای برقی، دستگاه‌های تهویه مطبوع، قطار، ساخت اینورتر، منابع تغذیه UPS، تقویت کننده قدرت و بسیاری دیگر از موارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد. مهم‌ترین کاربرد ترانزیستور IGBT، سوئیچ کردن در جریان‌های زیاد می‌باشد.

اهمیت ترانزیستور IGBT

برای کنترل کردن سطح ولتاژ جریان DC یا مستقیم از سوئیچینگ ترانزیستور در فرکانس بالا استفاده می‌کنیم. پس طبق این اصل، ترانزیستور باید قادر باشد فرکانس سوئیچینگ، جریان و ولتاژهای زیادی را تحمل کند. برای همین باید از ترانزیستوری که توانایی تحمل بالایی دارد استفاده کنیم. پس از ترانزیستور ماسفت قدرت استفاده می‌کنیم اما زیادتر شدن قدرت، میزان خرابی و تلفات زیادی را همراه خود دارد. به دلیل این مشکلات از ترانزیستور IGBT استفاده می‌کنیم.

ساختار IGBT

ساختار داخلی IGBT

ترانزیستور IGBT متشکل از دو ترانزیستور ماسفت و BJT است. این دو ترانزیستور دارای قابلیت‌هایی هستند که همدیگر را کامل می‌کنند. IGBT ویژگی‌های ماسفت و BJT را همزمان دارد. BJT در حالت اتصال تلفات هدایتی کمی دارند اما مدت زمان سوئیچ کردن (خاموش شدن) آن، زیاد و طولانی است درحالی که ماسفت سریعا قطع و وصل می‌شود ولی تلفات هدایت بیشتری دارد. ترانزیستور IGBT متشکل از دو صفحه رسانای فلزی است که هر صفحه به سه تا پایه نیمه رسانا وصل هستند و بر روی این دو صفحه لایه نازکی، از جنس اکسید سیلیکون قرار دارد.

پایه‌های ترانزیستور IGBT

ترانزیستور IGBT دارای سه پایه هدایتی به نام‌های گیت، امیتر و کلکتور است که نام گیت از ماسفت و نام‌های امیتر و کلکتور از BJT گرفته شده است. ترانزیستور IGBT ترکیبی از ورودی و خروجی است که ورودی متشکل از ماسفت کانال N همراه با گیت ایزوله و خروجی شامل ترانزیستور PNP دو قطبی است، که تشکیل دهنده مدار دارلینگتون است. پایه گیت وظیفه کنترل کننده قطعه IGBT را دارد. در ادامه پایه امیتر (Emitter) دریافت کننده جریان ورودی است. کلکتور یا Collector عبور دهنده جریان خروجی قطعه IGBT می‌باشد.

عملکرد ترانزیستور IGBT در مدار

IGBT یک قطعه یک طرفه است که جریان را از سمت کلکتور به سوی امیتر هدایت می‌کند. عملکرد ترانزیستور IGBT همراه با سرعت سوئیچینگ بالا، سرعت امپداس ورودی بالا و همچنین ولتاژ اشباع شده ترانزیستور است. این قطعه با داشتن سوئچینگ بالا و رسانایی خوب قادر است ولتاژ را همانند Mosfet تنظیم و کنترل کند.

کاربردهای IGBT

اصلی‌ترین و مهم‌ترین کارایی ترانزیستور IGBT در مدارها، سوئیچینگ جریان‌های بالا است. در ادامه کاربردهای این قطعه را برای شما نام می‌بریم و هر کدام را بررسی می‌کنیم.

خودرو الکتریکی

از ترانزیستور IGBT در سیستم توان موتورها و خودروهای الکتریکی به منظور کنترل جریان و ولتاژ استفاده می‌شود.

سوئیچ انتقال خودکار

ترانزیستور IGBT به عنوان یک پشتیبان در زیر ساخت‌های حیاتی مانند بیمارستان‌ها و فرودگاه‌ها استفاده می‌شود. عملکرد این قطعه به این صورت است که اگر برق متناوب AC قطع شود، سریعا با عمل سوئیچینگ انرژی جایگزین را فراهم می‌کند.

صنایع الکترونیکی

از این قطعه در صنایع الکترونیکی همانند سیستم‌های تغذیه و ولتاژ، پتروشیمی، فولاد سازی و در دماهای بالا از این ترانزیستور استفاده می‌شود.

تجهیزات پزشکی

در تجهیزات پزشکی از IGBT به منظور کنترل کننده در استفاده‌هایی مانند دستگاه‌های ام آر آی (MRI) و سی تی اسکن به کار می‌رود.

سیستم‌های الکترونیک

در سیستم‌های الکترونیک از IGBT به عنوان سوئیچینگ‌های قدرتمند برای کنترل و تنظیم ولتاژ و جریان استفاده می‌شود. سیستم‌های الکترونیک شامل درایوهای موتور، سیستم‌های تغذیه و تبدیل برق است.

سیستم‌های تولید انرژی

IGBT برای تنظیم و کنترل تولید انرژی الکتریکی در توربین‌های بادی، نیروگاه‌ها و سلول‌های خورشیدی به کار برده می‌شود.

جوشکاری

واحدهای جوشکاری از ساختار ساده‌ای برخوردار هستند در حالی که دستگاه‌های جوشکاری IGBT ساختار پیچیده‌ای دارند. این ماشین فابلیت این را دارد تا قوس الکتریکی و بار زیاد را مدیریت کنند. به این قطعه، اینورتر جوشکاری نیز می‌گویند که دارای فرکانس کم‌تر از 50 هرتز می‌باشد.

ویژگی‌های استفاده از ترانزیستور IGBT

از ویژگی‌های ترانزیستور IGBT می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

  • تلفات و افت ولتاژ کم
  • امپداس ورودی بالا
  • کارکرد در ولتاژ بالا
  • مقاومت حالت هدایت کم
  • سادگی در راه اندازی و اجرا
  • مقاومت کانال پایین
  • هدایت و کنترل آسان
  • مقاومت حرارتی بالا
  • سوئیچینگ سریع
  • توان ولتاژ بالا

ترانزیستور IGBT یک قطعه از درایو است. درصورتی که مشکلی در عملکرد این دستگاه مشاهده کردید، اقدام به تعمیر درایو بزنید.

راه‌های ارتباطی نیک صنعت

  • شماره تماس: 87700210-021 (30 خط)
  • واحد فروش: 09197872783
  • واحد آموزش: 09197872786
  • واحد تعمیرات: 09197872789
  • ایمیل: info@nicsanat.com
  • آدرس شرکت: تهران، خیابان بهشتی، خیابان میرعماد، کوچه پیمانی(یازدهم)، پلاک 17

Farzaneh Vahdat