fa دفتر اصفهان : ۰۳۱۳۲۳۷۲۵۵۰ دفتر تهران : ۰۲۱۸۸۸۵۳۶۲۰
ساعات پاسخ گویی : ۸:۰۰-۱۸:۰۰
fa دفتر اصفهان : ۰۳۱۳۲۳۷۲۵۵۰ دفتر تهران : ۰۲۱۸۸۸۵۳۶۲۰
ساعات پاسخ گویی : ۸:۰۰-۱۸:۰۰
خرید مطمئن
رضایت مشتری
انتخاب صحیح
بالاترین کیفیت
مشاوره مهندسی
کارشناسان مجرب

گروه فنی مهندسی و بازرگانی پینیون

تامین کننده و فروش انواع ماژول های ترانزیستور دو قطبی(IGBT)

فروش ماژول های IGBT درانواع مدل ، تکی ،دوبل،شش تایی،هفت تایی، برای بارهای اهمی وسلفی در آمپر های مختلف برای دریافت مشاوره رایگان و اطلاع از قیمت ماژول های ترانزیستور دو قطبی با ما تماس بگیرید.

فروش ترانزیستور دو قطبی semikron ، infineon ، abb

سفارش IGBT

فرم زیر را تکمیل کنید

شبکه های اجتماعی

 

 

ترانزیستور دوقطبی

ترانزیستور دوقطبی با گِیت عایق شده (انگلیسی: Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) یک قطعه نیمه هادی قدرتمند دارای سه پایه است که عمدتا به عنوان سوئیچ الکترونیکی استفاده می شود. IGBT از دید ورودی، یک MOSFET است و از دید خروجی، یک BJT؛ به همین علت است ک در نامگذاری پایه ها، نام پایه گیت را از MOSFET و نام پایه های کلکتور و امیتر را از BJT به ارث برده است.

MOSFET

MOSFET ها سرعت بیشتری در سوئیچینگ دارند و BJT ها توان اتلافی کمتر در جریان های بالا؛ در نتیجه IGBT به منظور تلفیق دو ویژگی «بازدهی بالا» و «سوئیچینگ سریع» اختراع شد. در جدول 1 مقایسه ای کلی بین BJT، MOSFET و IGBT آمده است.

از igbt در کاربردهای با توان متوسط و بالا مانند سوئیچینگ قدرت، درایوهای فرکانس متغیر (VFD)، خودروهای برقی، کمپرسورهای سرعت متغیر،  چوک لامپ مهتابی، دستگاههای تهیه مطبوع، کوره های القایی و حتی سیستمهای صوتی با تقویت کننده های سوئیچینگ استفاده می شود.

ماژول های بزرگ ترانزیستور دو قطبی معمولا از تعداد زیادی از این قطعه به صورت موازی تشکیل شده که توانایی تحمل جریان بسیار زیاد تا صدها آمپر و ولتاژ تا 6500 ولت را دارند. این ترانزیستور دو قطبی ها می توانند بارهایی به بزرگی صدها کیلووات را کنترل کنند.

مشخصه

BJT قدرت

MOSFET قدرت

IGBT

درجه بندی ولتاژ

High < 1kV

High < 1kV

Very High > 1kV

درجه بندی جریان

High < 500A

Low < 200A

High > 500A

امپدانس ورودی

کم

زیاد

زیاد

امپدانس خروجی

کم

متوسط

کم

سرعت سوئیچینگ

کند (μs)

سریع (ns)

متوسط

قیمت

کم

متوسط

زیاد

جدول 1 مقایسه کلی بین BJT، MOSFET و IGBT

شکل 2 – ماژول های IGBT

تاریخچه ترانزیستور دو قطبی

نسل اول ترانزیستور دو قطبی ها در دهه 1980 و اوایل 1990 مستعد خرابی بودند؛ مخصوصا از طریق پدیده هایی نظیر «latch-up» (که در آن تا زمانی که جریان از یک قطعه عبور می کند، آن قطعه خاموش نمی شود) و «شکست ثانویه» (که در آن یک نقطه داغ، جریان بیشتری از خود عبور می دهد و جریان بیشتر، دمای بیشتری ایجاد می کند). نسل دوم بسیارارتقاء پیدا کرد. نسل کنونی – یعنی نسل سوم – حتی از لحاظ سرعت و تحمل اضافه بار، بهتر هم شده است؛.

مدل های  ترانزیستور دو قطبی

دو مدل مهم برای ترانزیستور دو قطبی مطرح شده است. اولی در سال 1978 توسط  پلامر (J. D. Plummer) اختراع شد که ساختاری مشابه یک تریستور با گیت اکسید فلز (MOS) دارد. در واقع این مدل می تواند مانند ترانزیستور عمل کند؛ گرچه در جریان های بالا رفتار تریستوری از خود نشان می دهد. در سال 1980 مدل دیگری توسط بکه (Hans W. Becke) اختراع شد که ساختار اصلی آن مشابه مدل پلامر می باشد، اما رفتار تریستوری بکلی حذف شده است.

این تفاوت، یک نقطه بحرانیست؛ چرا که رفتار تریستوری مشابه پدیده ی به اصطلاح «Latch-up» است و این پدیده، دلیل اصلی خرابی شدید IGBT بود. در نتیجه از لحاظ تئوری، مدل پلامر هیچگاه نمی تواند به عنوان یک «قطعه با توان بالا و ناحیه کاری امن» در نظر گرفته شود. لذا مدل بکه از اهمیت بیشتری برخوردار است و درواقع این همان ترانزیستور دو قطبی واقعیست.

حذف موفقیت آمیز اثر latch-up با محدود کردن حداکثر جریان کلکتور در ترانزیستور دو قطبی امکان پذیر است و این نیز با کنترل/کاهش جریان اشباع MOSFET درونی انجام می شود. به این حالت که در سال 1984 توسط ناکاگاوا (A. Nakagawa) اختراع شد، IGBT بدون latch-up گفته می شود که در واقع پیاده سازی مدل بکه را ممکن ساخت.

مدل بدون latch-up در آزمایشی که به مدت 25 میلی ثانیه در حالت وصل انجام شد توانست ولتاژ 600 ولت DC را مستقیما و بدون بار، اتصال کوتاه کرده و جریان بسیار زیادی را تحمل کند و به اصطلاح «قابلیت تحمل اتصال کوتاه» را در ترانزیستور دو قطبی ها نشان دهد.

مقایسه ترانزیستور دو قطبی

igbt با قابلیت اداره همزمان ولتاژ و جریان بالا شناخته می شود. بیشترین چگالی ولتاژ و جریانی که ترانزیستور دو قطبی می تواند اداره کند بیشتر از 2.5 برابرچیزی است که در قطعات قدرتی نظیر ترازیستورهای دوقطبی و MOSFET های قدرت شاهد هستیم.

این نتیجه داشتن یک ناحیه کاری امن و وسیع در ترانزیستور دو قطبی است.  IGBT قدرتمندترین قطعه قدرتی است که تابحال اختراع شده و این امکان را به کاربران می دهد که براحتی آن را جایگزین ترانزیستورهای دوقطبی و یا حتی GTO ها کنند.

همه اینها از زمانی محقق شد که نمونه بدون latch-up تولید شد و تا قبل از آن ترانزیستور دو قطبی ها قطعاتی ضعیف بودند که به راحتی بر اثر latch-up خراب می شدند.

ترانزیستور دو قطبی به عنوان یک ترانزیستور شناخته می شود. لذا قطعه ای که در حالت IGBT کار کند ودر جریانهای بالا به حالت تریستوری برود دیگر IGBT نامیده نمی شود. با این اعتبار، نه اختراع پلامر، نه تریستورهای با گیت MOS و نه IGCT ها، هیچکدام IGBT نیستند.

ترانزیستور دو قطبی یا MOSFET؟

 یک ترانزیستور دو قطبی دارای افت ولتاژ به مراتب کمتری به نسبت MOSFET های مرسوم در درجه بندی ولتاژ بالا می باشد. اگرچه MOSFET ها در جریانهای پایین، افت ولتاژ کمتری دارند. حامل های اقلیت که به ناحیه پیوند N تزریق می شوند و زمانی که برای ورود و خروج و بازیابی در زمان خاموش و روشن شدن می گیرند باعث میشود زمان سوئیچینگ و در نتیجه تلفات سوئیچینگ به نسبت MOSFET ها افزایش یابد.

افت ولتاژ حالت روشن نیز کاملا به نسبت MOSFET متفاوت است. در MOSFET می توان افت ولتاژ را مقاومتی و به نسبت خطی با جریان مدل کرد. اما در IGBT این ولتاژ یک رابطه نمایی مانند افت ولتاژ دیود دارد. این نکته نیز قابل ذکر است که مقاومت حالت روشن در MOSFET های رده ولتاژ پایین، مقدار کوچکی دارد. لذا انتخاب بین MOSFET و IGBT کاملا به ولتاژ و جریانی که مواجه هستیم وابسته است.

بطور کلی igbt برای شرایط ولتاژ زیاد و جریان زیاد و فرکانس سوئیچینگ پایین مناسب است و MOSFET برای شرایط ولتاژ کم و جریان کم و فرکانس سوئیچینگ بالا.

IGBT یا BJT؟

بر خلاف BJT ها که قطعاتی کنترل شده با جریان هستند و جریان خروجی ضریبی از جریان ورودی است که با β شناخته می شود؛ در ترانزیستور دو قطبی، این جریان از طریق ولتاژ ورودی کنترل می شود. از لحاظ اندازه ولتاژ و جریان در سوئیچینگ در توان های پایین، IGBT و BJT شبیه به هم هستند.

با این تفاوت که گیت عایق شده و در نتیجه نبود جریان گیت، باعث ایجاد تفاوت و برتری IGBT در توانهای بالا می شود.

ملاحظات راه اندازی ترانزیستور دو قطبی

همانطور که در بالا اشاره شد، کاربرد اصلی ترانزیستور دو قطبی در حالت سوئیچینگ است. لذا در این قسمت تنها به نکات روشن و خاموش کردن کامل IGBT می پردازیم.

شکل 3 – نماد مداری و مدار معادل IGBT

طبق مدار معادلی که در شکل 3 آمده است، با روشن شدن MOSFET، جریان لازم از بیس ترانزیستور PNP کشیده می شود و در نتیجه ترانزیستور خروجی روشن می شود. عمل خاموش شدن PNP نیز با خاموش شدن MOSFET میسر است. اما در حالت سوئیچینگ، رعایتی نکاتی حائز اهمیت می باشد.

بدلیل وجود PNP در ساختار درونی IGBT با کاهش سرعت در زمان خاموش شدن مواجه هستیم. لذا برای کم کردن این تاخیر لازم است تدبیری برای اعمال ولتاژ منفی به گیت ترانزیستور دو قطبی اتخاذ گردد. همچنین باید توجه داشت که برای روشن شدن ترانزیستور دو قطبی با محدودیت تغییرات ولتاژ مواجه هستیم که در رابطه زیر آمده است:

که در این رابطه  ولتاژ آستانه گیت،  مقاومت مجموع گیت و  ظرفیت خازنی مابین گیت و امیتر است. برای حفاظت IGBT در برابر dv/dt می توان از یک مقاومت بین گیت و امیتر استفاده کرد.

همچنین برای جلوگیری از بوجود آمدن نویز و اعوجاج در زمان روشن و خاموش شدن و اثرات نامطلوب آن می بایست از مقاومت مناسبی در مسیر سیگنال ورودی به گیت استفاده کرد که البته مقدار زیاد این مقاومت، کاهش سرعت سوئیچینگ را در پی خواهد داشت.

به منظور راحتی در راه اندازی ترانزیستور دو قطبی می توان از IC های راه انداز استفاده کرد که علاوه بر تامین شرایط مساعد برای سوئیچینگ، نظیر ولتاژ منفی و … و نیز حفاظت در برابر انواع اثرات مخرب نظیر اتصال کوتاه، جریان میلر و … باعث کوچک و سبک شدن طراحی نیز خواهد شد.