ترانزیستور IGBT چیست و چه کاربردی دارد؟

یکی از قطعه های پرکاربرد در الکترونیک صنعت و بسیاری از کاربردهای حساس و صنعتی، ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق است. ترانزیستور igbt چیست؟ این قطعه یک نیمه هادی است که ترکیبی از دو ترانزیستور PNP و NPN و یک ماسفت می باشد. آی جی بی تی وظیفه سوئیچینگ مدار در ولتاژهای بالا را داشته و سه پایه کلکتور، امیتر و گیت در آن وجود دارد. این قطعه در پیاده سازی خدمات مونتاژ برد در شرکت ها نیز بسیار کاربردی است.

ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق چیست؟

ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق یا Insulated gate bipolar transistor یکی از اجزای نیمه هادی مدارهای الکتریکی است که ترکیبی از دو ترانزیستور MOSFET و BJT می باشد. از نظر ورودی می توان ترانزیستور igbt را ماسفت در نظر گرفت و خروجی را نیز مانند BJT انتقال می دهد. مقاومت و تلفات جریان در این مدل ترانزیستور در زمان اتصال کمتر از زمان سوئیچینگ و خاموش شدن است.

ساختار ترانزیستور IGBT

ساختار ترانزیستور igbt چیست؟ بهتر است بدانید اسم پایه های ترانزیستور آی جی بی تی به صورت ترکیبی از ماسفت و BJT گرفته شده است. Collector و emitter از بی جی تی و gate نیز از ماسفت می باشد. اگر می خواهید بدانید ترانزیستور BJT چیست؟ باید گفت این ترانزیستور یک نیمه هادی کنترل شونده در مدار الکتریکی است.

در واقع IGBT از دو ترانزیستور PNP و NPN (بی جی تی) و یک ماسفت به وجود می آید؛ در واقع این قطعه از دو صفحه فلزی رسانا تشکیل شده است که هریک از آنها به سه نیمه هادی متصل هستند. لایه نازکی از اکسید سیلیکون نیز این دو صفحه فلزی را می پوشاند.

پایه های igbt

• کلکتور یا Collector: جریان خروجی از قطعه از کلکتور عبور می کند.
• امیتر یا emitter: جریان ورودی به ترانزیستور آی جی بی تی به امیتر وارد می شود.
• گیت یا gate: پایه گیت در igbt نقش کنترل کننده قطعه را دارد.

عملکرد آی جی بی تی در مدار

برای اینکه بتوانید عملکرد ترانزیستور igbt را بهتر درک کنید، باید گفت این قطعه جریان را تنها در یک سو از کلکتور به سمت امیتر هدایت می کند. ولتاژ اشباع کم ترانزیستور به همراه سرعت سوئیچینگ و امپدانس ورودی بالا و مشابه ماسفت در این قطعه، باعث عملکرد خاص آی جی بی تی شده است؛ به این صورت که می تواند ولتاژ را مانند mosfet کنترل کند و در عین حال رسانایی و سوئیچینگ بالایی مانند ترانزیستور دو قطبی داشته باشد.

کاربرد ترانزیستورهای آی جی بی تی

کاربرد ترانزیستور igbt چیست؟ اصلی ترین کاربرد igbt در مدارهای الکتریکی و الکترونیکی، سوئیچینگ جریان های بالا می باشد. در اینجا به معرفی برخی از موارد استفاده از ترانزیستور دوقطبی با دروازه عایق می پردازیم.

• سوئیچ انتقال خودکار: در زیرساخت های حیاتی مانند فرودگاه ها و بیمارستان ها، از ترانزیستور IGBT به عنوان پشتیبان استفاده می شود؛ به این صورت که در زمان قطعی برق AC، انرژی جایگزین را با سوئیچ کردن فراهم می کند.
• خودروهای الکتریکی: در سیستم توان خودروها و موتورهای الکتریکی، از ترانزیستور آی جی بی تی برای کنترل ولتاژ و جریان استفاده می شود.
• تجهیزات پزشکی: در برخی از تجهیزات الکتریکی پیشرفته مانند دستگاه های سی تی اسکن و ام ار آی، از ترانزیستور igbt به عنوان کنترل کننده کمک گرفته می شود.
• الکترونیک صنعتی: در صنایع مختلف الکتریکی مانند فولادسازی، پتروشیمی، سیستم های تغذیه و ولتاژها و دماهای بالا از آی جی بی تی استفاده می شود.
• الکترونیک قدرت: برای ساخت اینورترهای سیستم های تولید انرژی تجدید پذیر مانند پنل های خورشیدی و تامین برق پشتیبانی، از IGBT کمک گرفته می شود.
• جوشکاری: برای تبدیل جریان مستقیم DC به جریان متناوب AC از ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق استفاده می شود.

مزایای استفاده از آی جی بی تی

مزایای ترانزیستور igbt چیست؟ در اینجا به معرفی برخی از مهم ترین مزایای IGBT نسبت به دیگر انواع ترانزیستور می پردازیم.

• کنترل و هدایت آسان
• ولتاژ اشباع پایین
• امپدانس ورودی زیاد
• مقاومت بسیار پایین در زمان روشن بودن
• توان ولتاژ بالا
• سرعت سوئیچینگ بالا
• قابل استفاده برای کاربردهای مختلف
• مقاومت حرارتی بالا

معایب به کار بردن igbt در مدار

در کنار مزایای بی شمار ترانزیستور آی جی بی تی، این قطعه دارای معایبی می باشد که بهتر است با آنها نیز آشنا باشید.

• امکان قفل شدن آی جی بی تی
• هزینه نگهداری بالا
• تعویض تعداد زیادی igbt در صورت خرابی برد الکتریکی
• حساسیت شدید نسبت به بالا رفتن دما
• نیاز به درایور پیچیده
• احتمال افت ولتاژ اشباع در زمان سوئیچ کردن

تفاوت های IGBT با ماسفت و BJT

در اینجا به بررسی تفاوت های عملکردی بی جی تی و MOSFET با ترانزیستورهای آی جی بی تی می پردازیم.

BJT قدرت	ماسفت قدرت	IGBT	ویژگی قطعه الکتریکی
بالا <1kV	بالا <1kV	بسیار بالا >1kV	بازه ولتاژ
بالا <500A	بالا >500A	بالا >500A	بازه جریان
Current ratio hFE ۲۰–۲۰۰	Voltage VGS 3-10 V	Voltage VGE 4-8 V	Input drive
پایین	بالا	بالا	امپدانس ورودی
پایین	متوسط	پایین	امپدانس خروجی
کند (میکروثانیه)	سریع (نانوثانیه)	متوسط	سرعت سوئیچینگ
پایین	متوسط	بالا	هزینه

در آخر؛ ترانزیستور igbt چیست؟

ترانزیستور igbt چیست؟ آی جی پی تی یک قطعه الکترونیکی نیمه هادی است که ترکیبی از BJT و ماسفت می باشد. ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق در سوئیچینگ مدارها در ولتاژهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد؛ خودروها و موتورهای الکتریکی، الکترونیک صنعتی و تجهیزات پزشکی پیچیده مانند دستگاه MRI، برخی از کاربردهای انواع ترانزیستور IGBT می باشد.

چنانچه قصد تهیه قطعات و مونتاژهای باکیفیت از قطعات الکتریکی مختلف مانند smd و dip را دارید، مرصا الکترونیک یکی از بهترین کارخانه هایی است که می توانید از آن کمک بگیرید.

سوالات متداول ترانزیستور IGBT

تفاوت عملکرد ماسفت و ترانزیستور igbt چیست؟

ترانزیستور آی جی بی تی تنها در یک جهت در مدار عمل می کند؛ ولی ماسفت جریان را در جهت جریان کنترل شده و هم در جهت معکوس دارا است.

تفاوت بی جی تی و آی جی بی تی چیست؟

سرعت سوئیچینگ و امپدانس خروجی آی جی بی تی بسیار بیشتر از بی جی تی است.