آشنایی با دستگاه آی جی بی تی IGBT و نحوه عملکرد آن

آی جی بی تی IGBT و نحوه عملکرد آن یکی از موارد آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی است. آی جی بی تی دستگاه نیمه هادی و یک ترانزیستور دو قطبی با دروازه عایق شده است. این دستگاه دارای سه پایانه است و ظرفیت حمل جریان دو قطبی زیادی دارد. طراحان IGBT فکر می‌کنند که این یک دستگاه دو قطبی کنترل ولتاژ با ورودی CMOS و خروجی دو قطبی است. طراحی IGBT با استفاده از هر دو دستگاه مانند BJT و MOSFET به صورت یکپارچه قابل انجام است. از ترانزیستور دو قطبی با دروازه عایق بندی شده در مدارهای قدرت، مدولاسیون پهنای پالس، الکترونیک قدرت، منبع تغذیه بدون وقفه و موارد دیگر استفاده می‌شود. این دستگاه برای افزایش کارایی و کاهش سطح صدای دستگاه‌های تقویت کننده صدا استفاده می شود. همچنین از مدارهای تشدید به کار برده می‌شود. ترانزیستور دو قطبی با دروازه عایق بهینه شده برای هر دو انتقال کم و از دست دادن سوئیچینگ در دسترس است.

آی جی بی تی (igbt) چیست؟

ترانزیستور دو قطبی دروازه عایق بندی شده در دسته بندی برد الکتریکی و یک وسیله نیمه هادی سه ترمینال است و این ترمینال‌ها به عنوان دروازه، امیتر و کلکتور نامگذاری می‌شوند. ترمینال‌های امیتر و کلکتور IGBT با یک مسیر هدایت همراه هستند و ترمینال دروازه با کنترل آن در ارتباط است. محاسبه تقویت توسط سیگنال‌های رادیویی b / n سیگنال i / p & o / p آی جی بی تی انجام می‌شود. برای یک BJT معمولی، مجموع افزایش آن تقریبا معادل رادیو با جریان خروجی به جریان ورودی است که به عنوان بتا شناخته می‌شود. ترانزیستورهای دو قطبی با دروازه عایق بندی شده معمولا در مدارهای تقویت کننده مانند MOSFETS یا BJT استفاده می‌شوند.

آی جی بی تی IGBT عمدتا در مدارهای تقویت کننده سیگنال کوچک مانند BJT یا MOSFET استفاده می‌شود. هنگامی که ترانزیستور هدایت پایین جریان الکتریکی را با مدار تقویت کننده ترکیب می‌کند، تبدیل به یک سوئیچ حالت جامد ایده آل می‌شود که برای بسیاری از کاربردهای الکترونیک قدرت مناسب است.

IGBT با فعال و غیرفعال کردن ترمینال دروازه به سادگی “روشن” و “خاموش” می‌شود. یک سیگنال ولتاژ ثابت + Ve i / p در سراسر ترمینال‌های دروازه و امیتر، دستگاه را در حالت فعال نگه می‌دارد، در حالی که قصد سیگنال ورودی باعث می‌شود که آن را خاموش “مشابه” با BJT یا MOSFET کند.

ساختار پایه‌ای آی جی بی تی IGBT

ساختار پایه‌ای کانال-N آی جی بی تی در زیر آورده شده است. ساختار این دستگاه که در دسته بندی برد الکتریکی قرار دارد، ساده است و بخش Si از IGBT تقریبا شبیه به یک قدرت عمودی یک MOSFET به استثنای لایه تزریق P + است. آی جی بی تی یک ساختار مشابه از دروازه نیمه هادی اکسید فلزی و آلاینده نوع P در مناطق منبع N دارد. لایه N + از چهار لایه تشکیل شده است که به عنوان منبع در قسمت فوقانی قرار دارد و پایین ترین لایه به عنوان جمع کننده یا تخلیه نامیده می‌شود.

دو نوع IGBTS وجود دارد: بدون پانچ IGBT (NPT IGBTS) و پانچ از طریق IGBT (PT IGBTs) . این دو به عنوان IGBT تعریف می‌شوند، هنگامی که IGBT با لایه N + بافر طراحی شده باشد، آن را به عنوان PT IGBT می‌نامیم، به همین ترتیب وقتی IGBT بدون لایه N + بافر طراحی شده باشد به عنوان NPT IGBT گفته می‌شود. با استفاده از لایه بافر، می‌توان عملکرد آی جی بی تی IGBT را افزایش داد. عملکرد IGBT سریعتر از توان BJT و MOSFET قدرت است.

نمودار مدار آی جی بی تی IGBT

بر اساس ساختار اولیه ترانزیستور دو قطبی با دروازه عایق بندی شده، یک مدار درایور IGBT ساده با استفاده از ترانزیستورهای PNP و NPN ، JFET ، MOSFET طراحی شده که در شکل زیر آورده شده است. ترانزیستور JFET برای اتصال کلکتور ترانزیستور NPN به پایه ترانزیستور PNP استفاده می‌شود. این ترانزیستورها، تریستور انگلی را نشان می‌دهند تا یک حلقه بازخورد منفی ایجاد کند.

مقاومت RB ترمینال BE را برای ترانزیستور NPN نشان می‌دهد تا تایید کند که این تریستور چسبیده نیست و این منجر به قفل IGBT خواهد شد. ترانزیستور ساختار جریان را در بین هر دو سلول همسایه IGBT نشان می‌دهد. این امکان را به MOSFET می‌دهد و بیشتر ولتاژ را پشتیبانی می‌کند. نماد مدار IGBT در زیر نشان داده شده است که شامل سه پایانه یعنی امیتر، دروازه و جمع کننده است.

مشخصات آی جی بی تی IGBT

از آنجا که آی جی بی تی IGBT یک وسیله کنترل ولتاژ است، برای حفظ هدایت از طریق دستگاه مانند یک دستگاه BJT نیاز به یک ولتاژ کوچک روی دروازه ندارد.

IGBT می‌تواند جریان را در یک طرف که در جهت رو به جلو قرار دارد تغییر دهد، در حالی که MOSFET دارای ظرفیت سوئیچینگ جریان دو طرفه است. زیرا فقط در جهت رو به جلو کنترل می‌شود.