تکنولوژی IGBT چیست و چه کاربردی در اینورتر جوشکاری دارد؟

پربازدیدترین این هفته:

دیگران در حال خواندن این صفحات هستند:

خانه » تکنولوژی IGBT چیست و چه کاربردی در اینورتر جوشکاری دارد؟

اشتراک گذاری این مطلب:

یکی از فناوری‌های مهم در دستگاه‌های جوشکاری اینورتر، فناوری آی‌جی‌بی‌تی نام دارد. اما آی‌جی‌بی‌تی چه چیزی است و چرا در کارکرد اینورتر اهمیت دارد؟ چه کاربردی در این دستگاه‌ها دارد؟ در این نوشته، به بررسی فناوری آی‌جی‌بی‌تی در اینورترهای جوشکاری خواهیم پرداخت.

رونیکس را بخوانید!

IGBT چیست؟

IGBT مخفف کلمات انگلیسی Insulated Gate Bipolar Transistor است که به فارسی معمولاً به آن «ترانزیستور دوقطبی با گِیت عایق‌شده» می‌گویند.

این قطعه یک نوع نیمه‌رساناست که سه پایه دارد و ویژگی‌هایی از دو ترانزیستور معروف دیگر را با هم ترکیب کرده است: هم سرعت کلیدزنی و امپدانس ورودی بالای ماسفت را دارد و هم ولتاژ اشباع پایین ترانزیستور دوقطبی معمولی را. در نتیجه، IGBT می‌تواند جریان زیادی را با ولتاژ کنترل بسیار کم، قطع و وصل کند.

طبق اطلاعات سایت ایران جوش، این سیستم برای ولتاژهای زیر ۲۵۰ ولت مناسب است. سیستم‌های مبتنی بر ماسفت معمولاً در مواردی که تغییرات بار ورودی زیاد است، ولتاژ کمتر از ۲۵۰ ولت و توان کمتر از ۵۰۰ وات به کار می‌روند.

نوع دیگر، سیستم IGBT یا همان ترانزیستور دوقطبی با گیت عایق است که یک نیمه‌هادی قدرت به شمار می‌آید و مانند یک کلید الکترونیکی عمل می‌کند. از این قطعه در بسیاری از دستگاه‌های برقی بزرگ مانند یخچال، تردمیل، دستگاه تهویه، اینورتر جوشکاری، ترانس و موارد مشابه استفاده می‌شود.

آشنایی با ساختار IGBT

IGBT از چهار لایه نیمه‌هادی ساخته شده که به صورت ساختار PNPN کنار هم قرار گرفته‌اند. همانطور که در شکل دیده می‌شود، پایه کلکتور (C) به لایه P وصل می‌شود و پایه امیتر (E) نیز به دو لایه P و N متصل است. در این ساختار، از یک لایه P با ناخالصی مثبت (+) استفاده شده است. روی این لایه، یک لایه N با ناخالصی منفی (–) قرار می‌گیرد که با لایه زیرین خود، اتصال PN به نام J1 را تشکیل می‌دهد. سپس در بالای لایه N، دو ناحیه P ایجاد می‌شوند تا اتصال PN دیگری به نام J2 شکل بگیرد. این دو ناحیه P طوری طراحی شده‌اند که در وسط خود فضایی برای قرارگیری پایه گیت (G) باقی بگذارند. در پایان، روی نواحی P، مناطق کوچکی با ناخالصی N+ پخش می‌شوند.

ساختار IGBT

مزایای استفاده از IGBT

ترانزیستور IGBT در مقایسه با ترانزیستورهای دوقطبی قدیمی، بازده توانی بهتر و توانایی کار در ولتاژهای بالاتر را دارد. همچنین میزان تلفات در قسمت ورودی آن کمتر است.

از دیگر برتری‌های این ترانزیستور می‌توان به مقاومت کم در حالت روشنی (نسبت به ماسفت معمولی)، آسانی راه‌اندازی، سرعت کلیدزنی نسبتاً بالا و نیاز به مدار راه‌انداز ساده برای گیت اشاره کرد. به گفته وبسایت ریزموج الکترونیک رسام:

“ترانزیستور های igbt نوعی ترانزیستور اثر میدان (FET) می باشند که با ترانزیستور دو قطبی ترکیب شده اند. در قسمت ورودی ترانزيستور igbt از یک ماسفت کانال N با گیت ایزوله شده و در قسمت خروجی آن از یک ترانزیستور دو قطبی PNP استفاده شده است. به همین دلیل این قطعه می تواند یک مدار دارلینگتون تشکیل دهد.

همان طور که اشاره کردیم ransistor igbt دارای سه ترمینال یا همان پایه است. این پایه ها کلکتور (Collector)، امیتر (Emitter) و گیت (Gate) نام دارند. از پایه های کلکتور (Collector) و امیتر (Emitter) جریان عبور می کند و این پایه ها متناظر با مسیر هدایت هستند. پایه گیت (Gate) نیز وظیفه کنترل قطعه را بر عهده دارد. میزان تقویت کنندگی ترانزیستور های igbt با نسبت سیگنال خروجی به سیگنال ورودی برابر است.”

بیشتر بخوانید:چرخه عملکرد دستگاه جوش اینورتر چیست؟تکنولوژی توربو فن پلاس در اینورتر جوشکاری چیست؟

IGBT چه کاربردی دارد؟

ترانزیستور دو قطبی با گِیت عایق‌شده (IGBT) در صنعت الکترونیک نقش یک کلید الکترونیکی را ایفا می‌کند. این قطعه کمک می‌کند تا دستگاه‌ها با بازدهی بالاتر و سرعت سوئیچینگ بیشتری کار کنند. از IGBT در وسایل مختلفی مانند لوازم الکترونیکی، خودروهای برقی، تقویت‌کننده‌های صوتی و همچنین در ساخت اینورترهای جوشکاری، ترانس‌های جوش و منابع تغذیه بدون وقفه (UPS) استفاده می‌شود.

همچنین از این ترانزیستور در سیستم‌های با ولتاژ بالا مانند تکنیک مدولاسیون پهنای پالس (PWM)، کنترل‌کننده‌های سرعت متغیر و حتی در اینورترهای DC به AC مورد استفاده در سیستم‌های خورشیدی نیز بهره‌برداری می‌گردد.