خصائص ودائرة الترانزستور ثنائية القطب المعزولة بالبوابة

جرب أداة القضاء على المشاكل





مصطلح IGBT هو جهاز أشباه الموصلات والاختصار لـ IGBT هو بوابة معزولة ترانزستور ثنائي القطب. يتكون من ثلاثة أطراف مع مجموعة واسعة من قدرة تحمل التيار ثنائي القطب. يعتقد مصممو IGBT أنه جهاز ثنائي القطب يتم التحكم فيه بالجهد مع إدخال CMOS وإخراج ثنائي القطب. يمكن تصميم IGBT باستخدام كلا الجهازين مثل BJT و MOSFET في شكل موحد. فهو يجمع بين أفضل الأصول لكليهما لتحقيق أفضل خصائص الجهاز. تشمل تطبيقات الترانزستور ثنائي القطب المعزول البوابة دوائر الطاقة ، تعديل عرض النبض وإلكترونيات الطاقة وإمدادات الطاقة غير المنقطعة وغيرها الكثير. يستخدم هذا الجهاز لزيادة الأداء والكفاءة وتقليل مستوى الضوضاء المسموعة. يتم إصلاحه أيضًا في دوائر تحويل الوضع الرنيني. يمكن الوصول إلى الترانزستور ثنائي القطب المعزول المحسن للبوابة لكل من التوصيل المنخفض وفقدان التبديل.

ترانزستور ثنائي القطب معزول البوابة

ترانزستور ثنائي القطب معزول البوابة



ترانزستور ثنائي القطب معزول البوابة

الترانزستور ثنائي القطب المعزول بالبوابة عبارة عن جهاز شبه موصل بثلاثة أطراف وتسمى هذه المحطات بالبوابة والباعث والمجمع. ترتبط محطات الباعث والمجمع الخاصة بـ IGBT بمسار التوصيل وترتبط محطة البوابة بالتحكم فيها. يتم تحقيق حساب التضخيم بواسطة IGBT وهو راديو b / n إشارة i / p & o / p. بالنسبة إلى BJT التقليدي ، يكون مجموع الكسب مكافئًا تقريبًا للراديو لتيار الخرج لتيار الإدخال الذي يُطلق عليه اسم بيتا. البوابة المعزولة ثنائية القطب تستخدم الترانزستورات بشكل رئيسي في دوائر مكبر الصوت مثل MOSFETS أو BJTs.


جهاز IGBT

جهاز IGBT



يستخدم IGBT بشكل أساسي في دوائر مضخم الإشارة الصغيرة مثل BJT أو MOSFET. عندما يجمع الترانزستور بين فقدان التوصيل المنخفض لدائرة مكبر للصوت ، عندئذٍ يحدث مفتاح الحالة الصلبة المثالي وهو مثالي للعديد من تطبيقات إلكترونيات الطاقة.

يتم تشغيل IGBT ببساطة 'ON' و 'OFF' عن طريق تنشيط وإلغاء تنشيط محطة البوابة الخاصة به. ستؤدي إشارة الجهد الثابت + Ve i / p عبر البوابة ومحطات الإرسال إلى إبقاء الجهاز في حالة نشطة ، بينما يؤدي افتراض إشارة الإدخال إلى إيقاف تشغيله على غرار BJT أو MOSFET.

البناء الأساسي لـ IGBT

يتم إعطاء البناء الأساسي لقناة N IGBT أدناه. هيكل هذا الجهاز عادي وقسم Si من IGBT يشبه تقريبًا تلك الخاصة بالقوة الرأسية لـ MOSFET باستثناء طبقة الحقن P +. تشترك في البنية المتساوية لبوابة أشباه الموصلات المعدنية وأكسيد المعادن من خلال مناطق المصدر + N. في البناء التالي ، تتكون الطبقة N + من أربع طبقات والتي تقع في الجزء العلوي تسمى المصدر وتسمى الطبقة الدنيا كمجمع أو تصريف.

البناء الأساسي لـ IGBT

البناء الأساسي لـ IGBT

هناك نوعان من IGBTS وهما: non punch من خلال IGBT (NPT IGBTS) واللكمة من خلال IGBT (PT IGBTs). يتم تعريف هذين IGBTs ، عندما يتم تصميم IGBT بطبقة عازلة N + ، فإنه يطلق عليه PT IGBT ، وبالمثل عندما يتم تصميم IGBT بدون طبقة N + العازلة تسمى NPT IGBT. يمكن زيادة أداء IGBT من خلال وجود طبقة عازلة. يعتبر تشغيل IGBT أسرع من BJT و power MOSFET.


رسم تخطيطي لدائرة IGBT

بناءً على البناء الأساسي للترانزستور ثنائي القطب المعزول للبوابة ، تم تصميم دائرة تشغيل IGBT بسيطة باستخدام الترانزستورات PNP و NPN ، JFET ، OSFET ، التي ترد في الشكل أدناه. يستخدم ترانزستور JFET لتوصيل مجمع ترانزستور NPN بقاعدة ترانزستور PNP. تشير هذه الترانزستورات إلى الثايرستور الطفيلي لإنشاء حلقة ردود فعل سلبية.

رسم تخطيطي لدائرة IGBT

رسم تخطيطي لدائرة IGBT

يشير المقاوم RB إلى المحطات BE في ترانزستور NPN لتأكيد أن الثايرستور لا يعمل ، وهذا سيؤدي إلى قفل IGBT. يشير الترانزستور إلى بنية التيار بين أي خليتين متجاورتين IGBT. هو - هي يتيح لل MOSFET ويدعم معظم الجهد. يظهر رمز دائرة IGBT أدناه ، والذي يحتوي على ثلاثة أطراف هي الباعث والبوابة والمجمع.

خصائص IGBT

الترانزستور ثنائي القطب لبوابة الحث عبارة عن جهاز يتم التحكم فيه في الجهد الكهربائي ، ولا يحتاج إلا إلى كمية صغيرة من الجهد على طرف البوابة لمواصلة التوصيل عبر الجهاز

خصائص IGBT

خصائص IGBT

نظرًا لأن IGBT هو جهاز يتم التحكم فيه بالجهد ، فإنه لا يتطلب سوى جهد صغير على البوابة للحفاظ على التوصيل من خلال الجهاز ليس مثل BJT الذي يحتاج إلى أن يتم توفير تيار القاعدة دائمًا بكمية كافية للحفاظ على التشبع.

يمكن لـ IGBT تبديل التيار في الاتجاه أحادي الاتجاه الموجود في الاتجاه الأمامي (المجمع إلى الباعث) ، بينما تتمتع MOSFET بقدرة تحويل تيار ثنائي الاتجاه. لأنه يتحكم في الاتجاه الأمامي فقط.

مبدأ العمل لدارات محرك البوابة لـ IGBT يشبه MOSFET ذو القناة N. يتمثل الاختلاف الرئيسي في أن المقاومة التي تقدمها القناة الموصلة عندما تكون الإمدادات الحالية عبر الجهاز في حالته النشطة صغيرة جدًا في IGBT. وبسبب هذا ، تكون تقييمات التيار أعلى عند مقارنتها بقوة MOSFET المقابلة.

وبالتالي ، هذا كل شيء عن ترانزستور ثنائي القطب معزول البوابة العمل والخصائص. لقد لاحظنا أنه جهاز تبديل أشباه الموصلات له قدرة تحكم مثل MOSFET و o / p المميزة لـ BJT. نأمل أن يكون لديك فهم أفضل لمفهوم IGBT هذا. علاوة على ذلك ، أي استفسارات بخصوص تطبيقات ومزايا IGBT ، يرجى تقديم اقتراحاتك من خلال التعليق في قسم التعليقات أدناه. إليك سؤال لك ، ما الفرق بين BJT و IGBT و MOSFET؟

اعتمادات الصورة: