آئی جی بی ٹی ٹرانجسٹر
الگ تھلگ گیٹ کے ساتھ بائپولر ٹرانزسٹر ایک نئی قسم کے فعال آلات ہیں جو نسبتاً حال ہی میں نمودار ہوئے ہیں۔ اس کی ان پٹ خصوصیات فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کی ان پٹ خصوصیات سے ملتی جلتی ہیں اور اس کی آؤٹ پٹ خصوصیات بائپولر کی آؤٹ پٹ خصوصیات سے ملتی جلتی ہیں۔
ادب میں، اس ڈیوائس کو IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) کہا جاتا ہے... رفتار کے لحاظ سے یہ نمایاں طور پر برتر ہے۔ دوئبرووی ٹرانجسٹر... اکثر، IGBT ٹرانزسٹرز کو پاور سوئچ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جہاں ٹرن آن ٹائم 0.2 - 0.4 μs، اور ٹرن آف ٹائم 0.2 - 1.5 μs، سوئچ شدہ وولٹیجز 3.5 kV تک پہنچ جاتے ہیں، اور کرنٹ 1200 A ہوتے ہیں۔ .
IGBT-T ٹرانزسٹر ہائی وولٹیج کنورژن سرکٹس سے thyristors کی جگہ لیتے ہیں اور قابلیت کے لحاظ سے بہتر خصوصیات کے ساتھ سپند ثانوی بجلی کی فراہمی کو ممکن بناتے ہیں۔ IGBT-T ٹرانزسٹرز الیکٹرک موٹرز کو کنٹرول کرنے کے لیے انورٹرز میں بڑے پیمانے پر استعمال کیے جاتے ہیں، ہائی پاور کے مسلسل پاور سسٹمز میں 1 kV سے زیادہ وولٹیجز اور سینکڑوں ایمپیئرز کی کرنٹ۔کچھ حد تک، یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ سیکڑوں ایمپیئرز کے کرنٹ پر آن سٹیٹ میں، ٹرانزسٹر کے پار وولٹیج کا ڈراپ 1.5 - 3.5V کی حد میں ہے۔
جیسا کہ IGBT ٹرانزسٹر (تصویر 1) کی ساخت سے دیکھا جا سکتا ہے، یہ ایک پیچیدہ ڈیوائس ہے جس میں pn-p ٹرانزسٹر کو n-چینل MOS ٹرانزسٹر کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔
آئی جی بی ٹی ٹرانزسٹر کا جمع کرنے والا (تصویر 2، اے) VT4 ٹرانزسٹر کا ایمیٹر ہے۔ جب گیٹ پر مثبت وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے تو، ٹرانجسٹر VT1 میں برقی طور پر چلنے والا چینل ہوتا ہے۔ اس کے ذریعے، IGBT ٹرانزسٹر کا ایمیٹر (VT4 ٹرانزسٹر کا جمع کرنے والا) VT4 ٹرانزسٹر کی بنیاد سے جڑا ہوا ہے۔
یہ اس حقیقت کی طرف جاتا ہے کہ یہ مکمل طور پر غیر مقفل ہے اور IGBT ٹرانزسٹر کے کلکٹر اور اس کے ایمیٹر کے درمیان وولٹیج ڈراپ VT4 ٹرانزسٹر کے ایمیٹر جنکشن میں وولٹیج ڈراپ کے برابر ہو جاتا ہے، جس کا خلاصہ VT1 ٹرانزسٹر کے پار وولٹیج ڈراپ Usi کے ساتھ ہوتا ہے۔
اس حقیقت کی وجہ سے کہ p — n جنکشن میں وولٹیج کا ڈراپ بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ کم ہو جاتا ہے، ایک مخصوص موجودہ رینج میں غیر مقفل IGBT ٹرانزسٹر میں وولٹیج ڈراپ منفی درجہ حرارت کا گتانک رکھتا ہے، جو زیادہ کرنٹ پر مثبت ہو جاتا ہے۔ لہذا، IGBT کے پار وولٹیج ڈراپ ڈایڈڈ (VT4 ایمیٹر) کے تھریشولڈ وولٹیج سے نیچے نہیں آتا ہے۔
چاول۔ 2. IGBT ٹرانزسٹر (a) کا مساوی سرکٹ اور مقامی (b) اور غیر ملکی (c) ادب میں اس کی علامت
جیسے جیسے IGBT ٹرانزسٹر پر لاگو وولٹیج بڑھتا ہے، چینل کرنٹ بڑھتا ہے، جو VT4 ٹرانزسٹر کے بنیادی کرنٹ کا تعین کرتا ہے، جب کہ IGBT ٹرانزسٹر میں وولٹیج کی کمی کم ہو جاتی ہے۔
جب ٹرانزسٹر VT1 لاک ہو جاتا ہے، تو ٹرانزسٹر VT4 کا کرنٹ چھوٹا ہو جاتا ہے، جس کی وجہ سے اسے لاک سمجھنا ممکن ہو جاتا ہے۔ جب برفانی تودے کی خرابی واقع ہوتی ہے تو آپریشن کے thyristor کے مخصوص طریقوں کو غیر فعال کرنے کے لیے اضافی پرتیں متعارف کرائی جاتی ہیں۔ بفر لیئر n + اور وسیع بیس ریجن n– p — n — p ٹرانزسٹر کے موجودہ نفع میں کمی فراہم کرتے ہیں۔
سوئچ آن اور آف کرنے کی عمومی تصویر کافی پیچیدہ ہے، کیونکہ چارج کیریئرز کی نقل و حرکت میں تبدیلیاں ہوتی ہیں، ڈھانچے میں موجود p — n — p اور n — p — n ٹرانزسٹروں میں موجودہ منتقلی کے گتانکوں میں تبدیلیاں ہوتی ہیں۔ علاقے، وغیرہ اگرچہ اصولی طور پر IGBT ٹرانزسٹر کو لکیری موڈ میں کام کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جبکہ وہ بنیادی طور پر کلیدی موڈ میں استعمال ہوتے ہیں۔
اس صورت میں، سوئچ وولٹیجز میں تبدیلیاں تصویر میں دکھائے گئے منحنی خطوط سے نمایاں ہیں۔
چاول۔ 3. IGBT ٹرانجسٹر کے وولٹیج ڈراپ Uke اور موجودہ Ic میں تبدیلی
چاول۔ 4. IGBT قسم کے ٹرانجسٹر کا مساوی خاکہ (a) اور اس کی موجودہ وولٹیج کی خصوصیات (b)
مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ زیادہ تر IGBT ٹرانزسٹروں کے لیے، ٹرن آن اور ٹرن آف ٹائم 0.5 - 1.0 μs سے زیادہ نہیں ہوتا ہے۔ اضافی بیرونی اجزاء کی تعداد کو کم کرنے کے لیے، ڈایڈس کو IGBT ٹرانزسٹروں میں متعارف کرایا جاتا ہے یا کئی اجزاء پر مشتمل ماڈیول تیار کیے جاتے ہیں (تصویر 5، a — d)۔
چاول۔ 5. IGBT-ٹرانزسٹرز کے ماڈیولز کی علامتیں: a — MTKID; b — MTKI؛ c — M2TKI؛ d — MDTKI
IGBT ٹرانزسٹر کی علامتوں میں شامل ہیں: حرف M — ممکنہ فری ماڈیول (بیس الگ تھلگ ہے)؛ 2 - چابیاں کی تعداد؛ حروف TCI - موصل کور کے ساتھ دو قطبی؛ DTKI — الگ تھلگ گیٹ کے ساتھ ڈائیوڈ/بائپولر ٹرانزسٹر؛ TCID - بائپولر ٹرانزسٹر / الگ تھلگ گیٹ ڈایڈڈ؛ نمبرز: 25، 35، 50، 75، 80، 110، 150 - زیادہ سے زیادہ کرنٹ؛ نمبرز: 1, 2, 5, 6, 10, 12 — کلیکٹر اور ایمیٹر Uke (*100V) کے درمیان زیادہ سے زیادہ وولٹیج۔ مثال کے طور پر، MTKID-75-17 ماڈیول میں UKE = 1700 V، I = 2 * 75A، UKEotk = 3.5 V، PKmax = 625 W ہے۔
تکنیکی علوم کے ڈاکٹر، پروفیسر ایل اے پوٹاپوف