आईजीबीटी

आईजीबीटी इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर, बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) और मेटल ऑक्साइड फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (MOS-FET) के संयोजन का संक्षिप्त रूप है । यह एक अर्धचालक उपकरण है जिसका उपयोग संबंधित अनुप्रयोगों को बदलने के लिए किया जाता है।

जैसा कि आईजीबीटी MOSFET और ट्रांजिस्टर का संयोजन है, इसमें ट्रांजिस्टर और MOSFET दोनों के फायदे हैं। MOSFET में उच्च प्रतिबाधा के साथ उच्च स्विचिंग गति के फायदे हैं और दूसरी तरफ BJT में उच्च लाभ और कम संतृप्ति वोल्टेज का लाभ है, दोनों IGBT ट्रांजिस्टर में मौजूद हैं। आईजीबीटी एक वोल्टेज नियंत्रित अर्धचालक है जो लगभग शून्य गेट करंट ड्राइव के साथ बड़े कलेक्टर एमिटर धाराओं को सक्षम करता है।

जैसा कि चर्चा की गई है, आईजीबीटी में एमओएसएफईटी और बीजेटी दोनों के फायदे हैं, आईजीबीटी ने विशिष्ट एमओएसएफईटी और समान आउटपुट ट्रांसफर विशेषताओं के समान गेट को अछूता रखा है। हालांकि, BJT वर्तमान नियंत्रित उपकरण है, लेकिन IGBT के लिए, नियंत्रण MOSFET पर निर्भर करता है, इस प्रकार यह वोल्टेज नियंत्रित डिवाइस है, जो मानक MOSFET के बराबर है।

आईजीबीटी समतुल्य सर्किट और प्रतीक

उपरोक्त छवि में IGBT के समतुल्य सर्किट को दिखाया गया है। यह वही सर्किट संरचना है जिसका उपयोग डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर में किया जाता है जहां दो ट्रांजिस्टर बिल्कुल उसी तरह जुड़े होते हैं। जैसा कि हम उपरोक्त छवि देख सकते हैं, आईजीबीटी दो उपकरणों को जोड़ती है, एन चैनल MOSFET और PNP ट्रांजिस्टर । एन चैनल MOSFET पीएनपी ट्रांजिस्टर चला रहा है। एक मानक BJT के पिन आउट में कलेक्टर, एमिटर, बेस शामिल हैं और एक मानक MOSFET पिन आउट में गेट, ड्रेन और सोर्स शामिल हैं। लेकिन आईजीबीटी ट्रांजिस्टर पिंस के मामले में, यह गेट है, जो एन-चैनल एमओएसएफईटी से आ रहा है और कलेक्टर और एमिटर पीएनपी ट्रांजिस्टर से आ रहे हैं।

पीएनपी ट्रांजिस्टर में, कलेक्टर और एमिटर चालन पथ है और जब आईजीबीटी को इस पर स्विच किया जाता है तो इसे संचालित किया जाता है और इसके माध्यम से विद्युत प्रवाह किया जाता है। इस रास्ते को N चैनल MOSFET द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

BJT के मामले में, हम उस लाभ की गणना करते हैं जिसे बीटा के रूप में दर्शाया गया है (

ऊपर की छवि में, IGBT का प्रतीक दिखाया गया है । जैसा कि हम देख सकते हैं, प्रतीक में ट्रांजिस्टर के कलेक्टर उत्सर्जक भाग और MOSFET के गेट भाग शामिल हैं। तीन टर्मिनलों को गेट, कलेक्टर और एमिटर के रूप में दिखाया गया है ।

जब ' ऑन ' मोड का संचालन या स्विच किया जाता है, तो कलेक्टर से उत्सर्जक तक का वर्तमान प्रवाह । BJT ट्रांजिस्टर के लिए एक ही बात होती है। लेकिन आईजीबीटी के मामले में बेस के बजाय गेट है। गेट टू एमिटर वोल्टेज के बीच के अंतर को वेज कहा जाता है और कलेक्टर से एमिटर के बीच वोल्टेज अंतर को Vce कहा जाता है ।

Emitter वर्तमान (Ie) के रूप में लगभग एक ही है कलेक्टर वर्तमान (आई सी), Ie = आईसी । चूंकि वर्तमान प्रवाह कलेक्टर और एमिटर दोनों में अपेक्षाकृत समान है, Vce बहुत कम है।

BJT और MOSFET के बारे में अधिक जानें यहाँ।

आईजीबीटी के अनुप्रयोग:

IGBT मुख्य रूप से पावर से संबंधित अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। मानक शक्ति BJT की बहुत धीमी प्रतिक्रिया गुण हैं जबकि MOSFET तेजी से स्विचिंग एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त है, लेकिन MOSFET एक महंगा विकल्प है जहां उच्च वर्तमान रेटिंग की आवश्यकता होती है। IGBT बिजली BJTs और पावर MOSFETs को बदलने के लिए उपयुक्त है ।

इसके अलावा, आईजीबीटी बीजेटी के साथ तुलना में कम 'ऑन' प्रतिरोध प्रदान करता है और इस संपत्ति के कारण आईजीबीटी उच्च तकनीकी संबंधित एप्लिकेशन में थर्मल कुशल है।

IGBT एप्लिकेशन इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्र में विशाल हैं। प्रतिरोध पर कम होने के कारण , बहुत उच्च वर्तमान रेटिंग, उच्च स्विचिंग गति, शून्य गेट ड्राइव, आईजीबीटी का उपयोग उच्च शक्ति मोटर नियंत्रण, इनवर्टर, स्विच्ड मोड विद्युत आपूर्ति में उच्च आवृत्ति परिवर्तित क्षेत्रों के साथ किया जाता है।

उपरोक्त छवि में, IGBT का उपयोग करके मूल स्विचिंग एप्लिकेशन को दिखाया गया है। आर एल, एक प्रतिरोधक भूमि पर आईजीबीटी के emitter भर में जुड़े लोड है। भार में वोल्टेज अंतर को VRL के रूप में दर्शाया गया है । लोड आगमनात्मक भी हो सकता है। और दाईं ओर एक अलग सर्किट दिखाया गया है। लोड कलेक्टर भर में जुड़ा हुआ है, जहां एक वर्तमान संरक्षण के रूप में रिसिस्टर एमिटर के पार जुड़ा हुआ है। वर्तमान दोनों मामलों में कलेक्टर से एमिटर तक प्रवाह होगा।

BJT के मामले में हमें BJT के आधार पर निरंतर विद्युत आपूर्ति करने की आवश्यकता है। लेकिन IGBT के मामले में, MOSFET की तरह ही हमें गेट पर निरंतर वोल्टेज प्रदान करने की आवश्यकता होती है और संतृप्ति को स्थिर स्थिति में बनाए रखा जाता है।

बाएं मामले पर, वोल्टेज अंतर, VIN जो ग्राउंड / वीएसएस के साथ इनपुट (गेट) का संभावित अंतर है, कलेक्टर से उत्सर्जित करने के लिए बहने वाले वर्तमान उत्पादन को नियंत्रित करता है। वीसीसी और जीएनडी के बीच वोल्टेज का अंतर भार के लगभग समान है।

दाईं ओर सर्किट पर, लोड के माध्यम से बहने वाला प्रवाह आरएस मूल्य से विभाजित वोल्टेज पर निर्भर करता है ।

I _RL2 = V _IN / R _S

अछूता गेट द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (आईजीबीटी) स्विच किया जा सकता ' पर ' और ' बंद फाटक को सक्रिय करके'। यदि हम गेट पर वोल्टेज लागू करके गेट को अधिक सकारात्मक बनाते हैं, तो IGBT का एमिटर IGBT को " चालू " स्थिति में रखता है और यदि हम गेट को नकारात्मक बनाते हैं या शून्य धक्का देते हैं तो IGBT " ऑफ़ " स्थिति में रहेगा । यह BJT और MOSFET स्विचिंग की तरह ही है।

IGBT IV कर्व और ट्रांसफर कैरेक्टर

उपरोक्त छवि में, विभिन्न विशेषताओं को अलग-अलग गेट वोल्टेज या वीजी के आधार पर दिखाया गया है । एक्स अक्ष को दर्शाता कलेक्टर emitter वोल्टेज या Vce और वाई को दर्शाता कलेक्टर वर्तमान अक्ष । ऑफ स्टेट के दौरान कलेक्टर और गेट वोल्टेज के माध्यम से प्रवाहित होने वाली स्थिति शून्य होती है । जब हम Vge या गेट वोल्टेज को बदलते हैं तो डिवाइस सक्रिय क्षेत्र में चला जाता है। गेट के पार स्थिर और निरंतर वोल्टेज कलेक्टर के माध्यम से निरंतर और स्थिर वर्तमान प्रवाह प्रदान करता है। की वृद्धि Vge आनुपातिक कलेक्टर वर्तमान, बढ़ती जा रही है Vge3> Vge2> Vge3 । बीवी IGBT का ब्रेकडाउन वोल्टेज है।

यह वक्र BJT के IV हस्तांतरण वक्र के साथ लगभग समान है, लेकिन यहां Vge दिखाया गया है क्योंकि IGBT एक वोल्टेज नियंत्रित उपकरण है।

उपरोक्त छवि में, IGBT की स्थानांतरण विशेषता को दिखाया गया है। यह PMOSFET के साथ लगभग समान है । आईजीबीटी स्पेसिफिकेशन के आधार पर वेज के थ्रेशोल्ड मान से अधिक होने पर IGBT " ON " स्थिति में चला जाएगा ।

यहाँ एक तुलना तालिका दी गई है, जो हमें पॉवर BJT और पावर MOSFETs के साथ IGBT के बीच के अंतर के बारे में एक उचित तस्वीर देगी ।

डिवाइस के लक्षण	आईजीबीटी	पावर MOSFET	बिजली BJT
वोल्टेज आकड़ा
वर्तमान मूल्यांकन
इनपुट डिवाइस
इनपुट उपस्थिति
आउटपुट प्रतिबाधा
स्विचिंग स्पीड
लागत

अगले वीडियो में, हम IGBT ट्रांजिस्टर के स्विचिंग सर्किट को देखेंगे ।