آشنایی با IGBT یا ترانزیستور دو قطبی با گیت ایزوله

ترانزیستور دو قطبی با گیت ایزوله (Insulated Gate Bipolar Transistor-IGBT)

IGBT_1

 

این ترانزیستورهای قدرت پیشرفته دارای توانمندی کار کردن در ولتاژها و جریان های بالا و افت ولتاژ هدایت مستقیم متوسط هستند. این ترانزیستور در کاربردهای توان پایین و توان متوسط تا چند مگاوات و حتی ده ها مگاوات بکارگرفته می شوند.

از نظر عملکردی، IGBT‌ها را می‌توان ترکیبی از ترانزیستورهای دوقطبی (BJT) ، ماسفت ها و GTO ها دانست. ترانزیستورهای IGBT‌ ویژگی سرعت بالا و تلفات پایین کلیدزنی را از ماسفت‌ها، تلفات و افت ولتاژ هدایت مستقیم پایین را از ترانزیستورهای دو قطبی و ولتاژ شکست بالا را از تریستورها گرفته­ اند. این مشخصات، آنها را به کلیدی مناسب برای بسیاری از کاربرد‌های الکترونیک قدرت تبدیل ساخته است.

ویژگی IGBTشباهت با
امپدانس گیت بالا و نیاز به انرژی کم برای کنترلMOSFET
سرعت کلید زنی بالاMOSFET
تلفات پایین کلید زنیMOSFET
افت ولتاژ و تلفات هدایت پایین(مثلا ۲ تا ۳ ولت برای یک قطعه ۱۰۰۰ ولتی)BJT
ولتاژ شکست بالاBJT و GTO
تحمل و سد ولتاژ های منفیGTO

استفاده از BJT در فرکانس‌های بالا بعلت سرعت پایین کلیدزنی امکان پذیر نیست ولی استفاده از IGBT در فرکانس‌های بالا مشکلی ندارد.

شکل زیر برش مقطع سیلیکون یک IGBT را نشان می دهد. ساختمان آن شبیه ماسفت قدرت است بجز آنکه لایه n+ در درین ماسفت با بستر p+ جایگزین شده است که به آن کلکتور گفته می شود. این لایه یک پیوند pn ایجاد می‌کند که انتقال حاملهای اقلیت به کلکتور را تسهیل می‌کند.

IGBT_Structure

هنگامی که ولتاژ گیت به امیتر از ولتاژ آستانه IGBT فراتر رود یک کانال n در ناحیه P شکل می گیرد. در صورت مثبت بودن ولتاژ کلکتور به امیتر، کلید در حالت هدایت مستقیم قرار می گیرد. در این حالت بستر p+ حفره ها را به لایه n اپیتکسیال (the epitaxial n- layer) تزریق می­کند. با افزایش ولتاژ کلکتور به امیتر تمرکز حفره های تزریق شده بیشتر شده و نهایتا یک جریان مستقیم برقرار می شود.

 

سایر مدارهای معادل و ساختارهای بکار رفته برای IGBT در زیر نمایش داده شده است.

IGBT_Structure2


مشخصه ترانزیستور IGBT

IGBT_2

 


برخی مشخصات مهم IGBT

ـ زمان کلید زنی در حد ۱ میکروثانیه

ـ ولتاژ تا ۱۷۰۰ ولت و پیش بینی تا ولتاژ های ۲ تا ۳ کیلو ولت

ـ جریان تا ۱۲۰۰ آمپر

 

4+
این مطلب را با دوستانتان به اشتراگ بگذارید

دیدگاه (4)

  • goddess پاسخ

    سلام ببخشید میشه این ها رو با میکرو کنترل کرد؟

    ۲۶/۱۰/۱۳۹۵ در ۱۱:۳۰
    • ادمین الکترو ولت پاسخ

      سلام بله

      ۲۶/۱۰/۱۳۹۵ در ۱۸:۳۳
  • منصور پاسخ

    سلاملظفا طرز تست کردنشو هم بگید که سالمه یا سوختس…. کله اینترنتو زیرو رو کردم چیزی پیدا نکردم با تشکر

    ۱۷/۰۲/۱۳۹۶ در ۲۱:۰۵
    • ادمین الکترو ولت پاسخ

      سلام روش تست آن مشابه ترانزیستور BJT است. در درون مدار و با استفاده از ولت متر تست را انجام دهید و آن را خارج نکنید.

      ۱۸/۰۲/۱۳۹۶ در ۰۵:۰۸

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

17 − 11 =