تکنولوژی IGBT چیست و چه کاربردی در اینورتر جوشکاری دارد؟

پربازدیدترین این هفته:

دیگران در حال خواندن این صفحات هستند:

اشتراک گذاری این مطلب:

یکی از فناوری‌های به‌کار رفته در دستگاه‌های جوشکاری اینورتر، فناوری آی‌جی‌بی‌تی نام دارد. اما آی‌جی‌بی‌تی دقیقاً چیست و چه کاری در اینورتر انجام می‌دهد؟ چه کاربردی دارد؟ در این نوشته، به بررسی فناوری آی‌جی‌بی‌تی در دستگاه‌های جوشکاری اینورتر خواهیم پرداخت.

رونیکس را بخوانید!

IGBT چیست؟

IGBT مخفف کلمه‌های انگلیسی Insulated Gate Bipolar Transistor است که به فارسی معمولاً «ترانزیستور دوقطبی با گِیت عایق‌شده» نامیده می‌شود.

این قطعه یک نیمه‌رسانای سه‌پایه است که ویژگی‌هایی از دو نوع ترانزیستور دیگر را با هم ترکیب می‌کند: هم سرعت بالا و امپدانس ورودی زیادِ ترانزیستورهای MOSFET را دارد و هم ولتاژ اشباع پایینِ ترانزیستورهای دوقطبی (BJT) را. در نتیجه، IGBT می‌تواند جریان زیادی را بین پایه‌های کلکتور و امیتر کنترل کند، در حالی که ولتاژ کمی به پایه گِیت آن نیاز است.

به نقل از سایت ایران جوش می‌توان گفت: این سیستم برای ولتاژهای زیر ۲۵۰ ولت کاربردی است. سیستم ماسفت در تغییرات زیاد بار ورودی، ولتاژهای کمتر از ۲۵۰ ولت و توان‌های کمتر از ۵۰۰ وات به کار می‌روند.

نوع دیگر، سیستم IGBT یا همان ترانزیستور دوقطبی با گِیت عایق است که یک نیمه‌هادی قدرت به شمار می‌رود و به عنوان یک کلید الکترونیکی سریع مورد استفاده قرار می‌گیرد. از این قطعه در بسیاری از دستگاه‌های برقی بزرگ مانند یخچال، تردمیل، دستگاه تهویه، اینورتر جوشکاری، ترانس و… استفاده می‌شود.

آشنایی با ساختار IGBT

IGBT از چهار لایه نیمه‌هادی تشکیل 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 ساختار این قطعه، یک لایه P با ناخالصی مثبت به کار رفته است. روی این لایه، یک لایه N با ناخالصی منفی قرار می‌گیرد تا پیوند PN اول (J1) ساخته شود. سپس دو ناحیه P روی لایه N ایجاد می‌شوند که پیوند PN دوم (J2) را تشکیل می‌دهند. این دو ناحیه P طوری طراحی شده‌اند که در وسط خود یک مسیر برای اتصال پایه گیت (G) باز کنند. در پایان، مناطق N+ نیز روی نواحی P پخش می‌شوند.

ساختار IGBT

مزایای استفاده از IGBT

ترانزیستور IGBT نسبت به ترانزیستورهای دوقطبی قدیمی، بازده توانی بهتر و توانایی کار در ولتاژهای بالاتری دارد. تلفات انرژی در ورودی این قطعه نیز کمتر است.

از دیگر برتری‌های IGBT می‌توان به مقاومت کم در حالت روشنی در مقایسه با ماسفت معمولی، آسانی راه‌اندازی، سرعت کلیدزنی نسبتاً بالا و نیاز به مدار راه‌انداز ساده برای گیت اشاره کرد. همچنین به نقل از سایت 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 گیت 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، تقویت کننده‌های صدا و همچنین در ساخت اینورترهای جوشکاری، ترانسفورماتورهای جوش و منابع تغذیه بدون وقفه (UPS) استفاده می‌شود.

همچنین از این ترانزیستور در سیستم‌هایی که با ولتاژ بالا کار می‌کنند نیز بهره می‌برند؛ مانند تکنیک مدولاسیون پهنای پالس (PWM)، کنترل دور متغیر موتورها و حتی در مبدل‌های DC به AC که در سیستم‌های خورشیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند.