انواع IGBT و ساختار داخلی ماژول آی جی بی تی

زمان مطالعه: در حال محاسبه...

خلاصه‌ی این مقاله با هوش مصنوعی:

رادیا را به منابع منتخب گوگل اضافه کن

انواع IGBT در سه محور مستقل تعریف می‌شوند: ساختار لایه‌ای سیلیکون، ساختار گیت و شکل بسته‌ بندی.

ساختار لایه‌ای روی افت ولتاژ هدایت، دنبالهٔ جریان و رفتار در فرکانس اثر می‌گذارد.
ساختار گیت (پلنار یا ترنچ) چگالی سلول و افت ولتاژ را تعیین می‌کند؛ چیپ‌های نسل جدید عمدتاً ترنچ‌گیت + فیلداستاپ‌اند.
بسته‌بندی (تکی، ماژول، IPM) تعیین می‌کند قطعه در چه سطح جریانی و با چه مداری کار می‌کند. عملی‌ترین محور برای خریدار و تعمیرکار.
«رکتیفایر IGBT» یک نوع مستقل نیست؛ دو معنی کاملاً متفاوت دارد که در بخش مربوطه تفکیک شده است.
نوع IGBT از ظاهر قطعه قابل تشخیص نیست؛ مرجع نهایی، دیتاشیت همان پارت‌نامبر است.

IGBT یک کلید نیمه‌ هادی قدرت است که ورودی ولتاژی ماسفت را با خروجی جریان‌ بالای ترانزیستور دوقطبی ترکیب می‌کند.

انواع IGBT در سه سطح تعریف می‌شوند:

ساختار لایه‌ای سیلیکون (PT، NPT و ‪(Field-Stop
ساختار گیت (پلنار یا ترنچ)
شکل بسته‌بندی (ترانزیستور تکی، ماژول چندتایی یا IPM). برای خریدار و تعمیرکار، محور سوم ملموس‌ترین است چون جایگزینی قطعه از آنجا شروع می‌شود؛ اما دو محور اول تعیین می‌کنند قطعه در چه فرکانس، چه دمایی و با چه تلفاتی درست کار می‌کند.

انواع IGBT در یک نگاه: سه محوری که همه‌ چیز را تعیین می‌کنند

یک قطعهٔ IGBT هم‌ زمان در هر سه محور جا می‌گیرد و این محورها جایگزین هم نیستند.

وقتی در دیتاشیت می‌خوانید «ماژول ترنچ‌گیت با ساختار فیلداستاپ»، سه اطلاعات جداگانه دریافت کرده‌اید، نه یک برچسب. جدول زیر مشخص می‌کند هر محور دقیقاً چه چیزی را تعیین می‌کند.

محور دسته‌بندی	گزینه‌ها	چه چیزی را تعیین می‌کند	کجا به کار شما می‌آید
ساختار لایه‌ای سیلیکون	PT (‪Punch-Through‬)‬ NPT (‪Non-Punch-Through‬)‬ FS (‪Field-Stop‬)‬	افت ولتاژ هدایت، طول دنبالهٔ جریان در خاموشی، رفتار در برابر دما و در اتصال موازی	وقتی می‌خواهید بدانید قطعه در فرکانس سوییچینگ بالاتر چقدر تلفات می‌دهد
ساختار گیت	پلنار (Planar) ترنچ (Trench)	چگالی سلول روی چیپ و در نتیجه افت ولتاژ هدایت در سطح یکسان	هنگام مقایسهٔ دو قطعه با رده جریان یکسان اما نسل چیپ متفاوت
شکل بسته‌بندی	ترانزیستور تکی (دیسکرت) ماژول IPM (ماژول هوشمند)	سطح جریان، نوع نصب، ایزولاسیون نسبت به هیت‌سینک و اینکه درایو گیت داخل قطعه هست یا نه	هنگام خرید یا جایگزینی اولین چیزی که باید تطبیق داده شود

ساختار داخلی IGBT چگونه است؟

IGBT از چند لایهٔ نیمه‌هادی تشکیل شده که در کنار هم رفتاری ترکیبی می‌سازند: کنترل با ولتاژ گیت مثل ماسفت، و هدایت جریان با تزریق حامل مثل ترانزیستور دوقطبی.

طبق راهنمای کاربردی فوجی الکتریک، ساختار پایه شامل کلکتور p+ در پشت، ناحیهٔ دریفت n در میانه، بیس p و امیتر n+ در سطح است؛ در انواع خاص یک لایهٔ بافر یا فیلداستاپ هم بین کلکتور و دریفت اضافه می‌شود.

برای درک کاملِ اصل عملکرد و اینکه این قطعه اساساً چه کاری انجام می‌دهد، مقالهٔ IGBT چیست نقطهٔ شروع بهتری است؛ این صفحه فرض را بر آشنایی اولیه می‌گذارد و روی تفاوت انواع تمرکز دارد. اگر هم دنبال مقایسهٔ این قطعه با ماسفت هستید، ماسفت یا IGBT همان مقایسه را با معیار انتخاب بررسی کرده است.

سه پایهٔ IGBT و نقش هر کدام

IGBT سه پایه دارد: گیت، کلکتور و امیتر.

گیت (G): پایهٔ فرمان. با ولتاژ کنترل می‌شود، نه با جریان پیوسته. عایق گیت باعث می‌شود مدار فرمان توان بسیار کمی مصرف کند.
کلکتور (C): مسیر ورود جریان اصلی به قطعه.
امیتر (E): مسیر خروج جریان اصلی. ولتاژ گیت همیشه نسبت به امیتر سنجیده می‌شود، نه نسبت به زمین مدار و همین نکته منشأ بخش بزرگی از خطاهای راه‌اندازی است.

چرا ضخامت لایهٔ دریفت اهمیت دارد؟

ناحیهٔ دریفت همان جایی است که ولتاژ در حالت خاموش روی آن می‌افتد؛ پس هرچه ولتاژ تحمل بالاتر باشد، این لایه باید ضخیم‌تر باشد.

اما لایهٔ ضخیم‌تر یعنی مسیر طولانی‌تر برای عبور جریان و در نتیجه افت ولتاژ هدایت بیشتر. کل تاریخ تکامل انواع IGBT، تلاش برای شکستن همین بده‌بستان است: نگه‌داشتن توان تحمل ولتاژ با لایهٔ نازک‌تر.

نکتهٔ عملی دیگری هم در همین ساختار پنهان است: چون هدایت با تزریق حامل انجام می‌شود، در لحظهٔ خاموش‌شدن حامل‌های باقی‌مانده بلافاصله محو نمی‌شوند و جریانی به نام دنبالهٔ جریان (Tail Current) باقی می‌ماند. این دنباله در فرکانس‌های بالا مستقیماً به تلفات و گرما تبدیل می‌شود.

انواع IGBT بر اساس ساختار لایه‌ای: PT، NPT و ‪Field-Stop‬‬

این سه نوع، سه راه‌ حل متفاوت برای یک مسئله‌اند: کم‌ کردن هم‌ زمان افت ولتاژ هدایت و دنبالهٔ جریان. ترتیبشان تاریخی است؛ هر نسل محدودیت نسل قبل را هدف گرفته است.

ساختار PT — با لایهٔ بافر

در ساختار PT یک لایهٔ بافر پرغلظت بین کلکتور p+ و ناحیهٔ دریفت قرار می‌گیرد و تزریق حامل از سمت کلکتور بالا است.

نتیجهٔ مستقیمش افت ولتاژ هدایت پایین است. فوجی الکتریک اولین نسل تجاری خود را در سال ۱۹۸۸ با ساختار پلنارِ PT عرضه کرد.

محدودیت این ساختار آنجا ظاهر می‌شود که برای کنترل سرعت خاموش‌شدن، باید عمر حامل‌ها کنترل شود و همین کار پراکندگی پارامترها بین قطعات را زیاد می‌کند، موضوعی که در اتصال موازی چند قطعه اهمیت پیدا می‌کند.

ساختار NPT — بدون لایهٔ بافر

در ساختار NPT لایهٔ بافر حذف شده و به‌جای آن، تزریق حامل با کنترل غلظت ناخالصی کلکتور محدود می‌شود.

این ساختار روی ویفر ‪float-zone با عیوب کریستالی کمتر ساخته می شود و لایه ی ان نازکتری دارد که به کاهش افت ولتاژ کمک می کند

در عوض، نازک‌ شدن چیپ الزامات ساخت سخت‌ گیرانه‌تری می‌طلبد. از نظر رفتاری، کاهش تزریق حامل معمولاً به دنبالهٔ جریان کوتاه‌تر منجر می‌شود، یعنی مناسب‌تر برای فرکانس سوییچینگ بالاتر.

ساختار ‪Field-Stop‬ — نسل غالب امروز‬

در ساختار فیلداستاپ یک لایهٔ پرغلظت داخل ناحیهٔ n اضافه می‌شود که میدان الکتریکی را متوقف می‌کند و اجازه می‌دهد ویفر نازک بماند بدون اینکه توان تحمل ولتاژ از دست برود.

به بیان راهنمای فوجی، این لایه امکان بهبود بیشتر عملکرد را بدون تکیه بر کاهش صرفِ ضخامت فراهم می‌کند.

در عمل، امروز نام PT و NPT بیشتر در دیتاشیت‌های نسل‌های قدیمی دیده می‌شود و ماژول‌های جدید معمولاً ترکیب ترنچ‌گیت + فیلداستاپ را اعلام می‌کنند. فوجی صراحتاً دربارهٔ سری V می‌گوید این مجموعه‌چیپ از ساختار ترنچ‌گیت به‌همراه ساختار فیلداستاپ استفاده می‌کند.

نوع ساختار	مشخصهٔ ساختاری	نقطهٔ قوت	محدودیت	امروز کجا دیده می‌شود
PT	ویفر اپیتکسی + لایهٔ بافر پرغلظت بین کلکتور و دریفت	افت ولتاژ هدایت پایین به‌دلیل تزریق حامل زیاد	نیاز به کنترل عمر حامل؛ پراکندگی پارامتر بین قطعات	نسل‌های قدیمی‌تر و برخی قطعات تکی
NPT	ویفر ‪float-zone‬، بدون لایهٔ بافر، کنترل غلظت کلکتور‬	دنبالهٔ جریان کوتاه‌تر و یکنواختی بهتر بین قطعات	در شرایط یکسان، افت ولتاژ هدایت بیشتر از PT	نسل‌های میانی؛ هنوز در برخی خطوط تولید
‪Field-Stop‬‬	لایهٔ فیلداستاپ پرغلظت داخل ناحیهٔ n + ویفر نازک	ترکیب افت ولتاژ کم و دنبالهٔ کوتاه در یک قطعه	فرایند ساخت پیچیده‌تر	نسل غالب ماژول‌های امروزی، معمولاً همراه ترنچ‌گیت

توجه: ضریب دمایی افت ولتاژ هدایت و رفتار قطعه در اتصال موازی، بین این ساختارها متفاوت گزارش می‌شود و روی امکان موازی‌ بستن اثر مستقیم دارد. مقدار دقیق آن را باید از منحنی ‪VCE(sat)‬ بر حسب دمای اتصال در دیتاشیت همان پارت‌نامبر خواند. (نیازمند تأیید با دیتاشیت قطعه)

انواع ترانزیستور IGBT بر اساس ساختار گیت: پلنار یا ترنچ؟

در ساختار پلنار، گیت روی سطح سیلیکون ساخته می‌شود؛ در ساختار ترنچ، گیت به‌صورت عمودی داخل سیلیکون حکاکی می‌شود و ساختاری سه‌ بعدی می‌سازد.

اثر عملی این تغییر، بالا رفتن چگالی سلول در واحد سطح و کاهش افت ولتاژ هدایت است.

انواع ترانزیستور IGBT از این منظر فقط دو حالت دارند و این محور مستقل از محور لایه‌ای است. یعنی یک قطعه می‌تواند هم‌ زمان ترنچ‌گیت و فیلداستاپ باشد، که دقیقاً پیکربندی رایج ماژول‌های امروزی است.

ویژگی	گیت پلنار	گیت ترنچ
شکل ساخت	گیت روی سطح سیلیکون	کانال عمودی حکاکی‌شده در سیلیکون
چگالی سلول	کمتر	بیشتر در واحد سطح
افت ولتاژ هدایت	در شرایط یکسان بالاتر	پایین‌تر — مزیت اصلی این ساختار
جایی که می‌بینید	نسل‌های قدیمی‌تر چیپ	نسل‌های جدید، معمولاً همراه ساختار فیلداستاپ
چطور تشخیص دهید	در دیتاشیت یا شرح سری چیپ اعلام می‌شود	همان‌جا؛ از بیرون قطعه قابل تشخیص نیست

انواع آی جی بی تی بر اساس بسته‌بندی: تکی، ماژول و IPM

این محور، عملی‌ ترین محور برای خریدار است: تعیین می‌کند قطعه چند سوییچ دارد، چطور نصب می‌شود و آیا مدار فرمان داخلش هست یا نه. سه سطح یکپارچگی وجود دارد که از ساده به پیچیده مرتب می‌شوند.

IGBT تکی یا دیسکرت

در این حالت یک سوییچ در یک بستهٔ پایه‌دار قرار دارد و مستقیماً روی برد لحیم می‌شود.

بستهٔ رایج در این رده ‪TO-247‪ ومشابه آن است. بعضی از این قطعات دیود ضد موازی داخل بسته دارند و بعضی ندارند. تفاوتی که در بخش بعدی اهمیت پیدا می کند

ماژول IGBT

در ماژول، چند چیپ IGBT و دیود روی یک بستر عایق کنار هم بسته‌بندی می‌شوند و ترمینال‌های پیچی یا فشاری دارند.

مزیت اصلی، عبور جریان بالاتر و ایزوله بودن ترمینال‌ها نسبت به صفحهٔ پایه‌ای است که روی هیت‌سینک می‌نشیند. راهنمای کاربردی سمیکرون این خانواده را با عنوان «ماژول‌های دارای IGBT و دیودهای هرزگرد» معرفی می‌کند.

IPM یا ماژول هوشمند

IPM طبق تعریف فوجی الکتریک، محصولی ماژولی بر پایهٔ مدار اینورتر سه‌فاز است که یک آی‌سی کنترل شامل مدار درایو گیت و سایر مدارهای حفاظتی را هم درون خود دارد.

تفاوت اصلی‌اش با ماژول معمولی همین است: بخشی از مدار فرمان و حفاظت از بیرون به داخل قطعه منتقل شده است.

جدول پیکربندی‌های رایج ستون دوم معادل‌هایی است که در بازار ایران شنیده می‌شود و ستون اول نامی که در کاتالوگ سازنده به کار می‌رود:

نام کاتالوگی	نام رایج بازار	داخلش چیست	کاربرد نمونه
‪1-in-1‬‬	تکی / سینگل ماژول	یک IGBT به‌همراه دیود هرزگرد	رده‌های جریان بالا که هر سوییچ ماژول مستقل خود را دارد
‪2-in-1‬‬	دوبل / نیم‌پل	دو IGBT به‌صورت سری	مبدل افزاینده و کاهنده، مدار چاپر، یک شاخهٔ اینورتر
‪6-in-1‬‬	شش‌پک	شش IGBT در آرایش سه‌شاخه	اینورتر سه‌فاز
‪7-in-1‬‬	شش‌پک با ترمز	مدار اینورتر سه‌فاز به‌همراه مدار ترمز	درایوهایی که مقاومت ترمز دارند
PIM (یا CIB)	ماژول یکپارچهٔ درایو	طبق تعریف فوجی: مدار یکسوساز سه‌فاز، مدار اینورتر سه‌فاز و مدار ترمز در یک بسته	درایو موتور کامل با کمترین تعداد قطعه
IPM	ماژول هوشمند	اینورتر سه‌فاز به‌همراه آی‌سی کنترل شامل درایو گیت و حفاظت‌ها	طراحی‌هایی که فضای برد و زمان توسعه محدود است

رکتیفایر IGBT چیست و چه فرقی با ماژول IGBT دارد؟

رکتیفایر IGBT یک نوع مستقل از IGBT نیست و در کاتالوگ سازندگان اصلی دسته‌ای با این عنوان وجود ندارد. این عبارت در جست‌وجوی فارسی دو معنی کاملاً متفاوت دارد و اگر پیش از خرید تفکیک نشود، احتمال سفارش اشتباه بالا می‌رود.

کدام معنی	منظور چیست	چه چیزی باید بخرید
معنی اول — بخش یکسوساز داخل ماژول	بخش رکتیفایر ورودی که در ماژول‌های PIM کنار اینورتر IGBT و مدار ترمز در یک بسته قرار گرفته است	یک ماژول PIM یا CIB با پارت‌نامبر مشخص — نه قطعه‌ای به نام «رکتیفایر IGBT»
معنی دوم — منبع تغذیهٔ صنعتی مبتنی بر IGBT	دستگاه یا منبع تغذیه‌ای که کلید قدرتش IGBT است و خروجی DC می‌دهد؛ خودِ IGBT در آن نقش کلید دارد، نه یکسوکننده	قطعهٔ یدکی همان دستگاه — که معمولاً یک ماژول یا IGBT تکی با پارت‌نامبر مشخص است

معنی اول: بخش یکسوساز داخل ماژول PIM

در ماژول PIM سه بخش در یک بسته جمع شده‌اند: یکسوساز سه‌فاز ورودی، اینورتر سه‌فاز خروجی و مدار ترمز. یکسوساز ورودی از دیود ساخته می‌شود، نه از IGBT. بنابراین وقتی کسی دنبال «بخش رکتیفایر ماژول IGBT» می‌گردد، در واقع دنبال دیودهای ورودی همان ماژول است.

نتیجهٔ عملی این تفکیک در تعمیر مهم است: سوختن بخش یکسوساز و سوختن بخش اینورتر، دو خرابی متفاوت با علائم متفاوت‌اند، اما در ماژول PIM هر دو به تعویض یک قطعه ختم می‌شوند.

معنی دوم: رکتیفایر یا منبع تغذیهٔ صنعتی مبتنی بر IGBT

در این کاربرد، IGBT نقش کلید پرسرعت را دارد و یکسوسازی در مرحلهٔ دیگری از مدار انجام می‌شود. عبارت «رکتیفایر IGBT» اینجا به کل دستگاه اشاره دارد، نه به یک قطعه.

چطور بفهمید کدام معنی به شما مربوط است؟ این دو سوال کافی است:

آیا پارت‌نامبری روی قطعهٔ سوخته نوشته شده است؟ اگر بله، همان پارت‌نامبر مبنای خرید است و بحث معنی‌شناسی منتفی می‌شود.
اگر پارت‌نامبر ندارید: آیا قطعه‌ای را از داخل یک دستگاه باز کرده‌اید (معنی دوم) یا در حال انتخاب ماژول برای یک طراحی هستید (معنی اول)؟

دیود هرزگرد، ‪Co-pack‬ و ‪RC-IGBT‬: چرا بعضی IGBTها دیود دارند؟‬‬

سه حالت متفاوت وجود دارد و تشخیص اشتباه آن‌ها یکی از پرهزینه‌ ترین خطاهای تعویض قطعه است.

در بار سلفی مثل موتور یا سیم‌ پیچ ترانس، جریان در لحظهٔ خاموش‌ شدن کلید باید مسیری برای ادامهٔ عبور داشته باشد؛ این مسیر همان دیود هرزگرد است.

حالت	توضیح	نکتهٔ عملی هنگام تعویض
IGBT بدون دیود داخلی	فقط کلید در بسته قرار دارد و مسیر هرزگرد باید بیرون از قطعه فراهم شود	اگر جای قطعه‌ای با دیود داخلی نصب شود، مدار ممکن است مسیر هرزگرد نداشته باشد
‪Co-pack‬ — دیود ضدموازی در همان بسته‬	کلید و دیود دو چیپ جدا هستند که در یک بسته کنار هم قرار گرفته‌اند	رایج‌ترین حالت در ماژول‌های اینورتر؛ وجودش باید از دیتاشیت تأیید شود
‪RC-IGBT‬ — دیود روی همان چیپ‬	طبق توضیح توشیبا، محصولی که IGBT و دیود هرزگرد را روی یک چیپ ترکیب می‌کند	توشیبا تصریح می‌کند به‌دلیل بده‌بستان میان افت ولتاژ IGBT و زمان بازیابی معکوس دیود، بهینه‌سازی هم‌زمان هر دو دشوار است — پس در کاربردهای حساس به سرعت باید سازگاری تأیید شود

چطور نوع IGBT مناسب کار خودتان را انتخاب کنید؟

اولین سوال این است که در حال جایگزینی یک قطعهٔ سوخته هستید یا طراحی جدید. این دو مسیر کاملاً متفاوت‌اند و اشتباه گرفتنشان بیشترین هدررفت زمان را می‌سازد.

مسیر جایگزینی: پارت‌نامبر روی قطعه مبنای همه‌چیز است. اگر خوانا نیست، از روی مدار (نیم‌پل یا شش‌پک)، ولتاژ باس DC، رده جریان و شکل ترمینال‌ها می‌توان دایرهٔ کاندیداها را تنگ کرد، اما نتیجه باید با دیتاشیت تأیید شود.

مسیر طراحی جدید: هشت مورد زیر را به همین ترتیب از دیتاشیت بخوانید.

گام	معیار	کجای دیتاشیت را ببینید	خطای رایج
1	رده ولتاژ (VCES)	جدول Absolute Maximum Ratings	انتخاب بدون حاشیه نسبت به ولتاژ باس و اضافه‌ولتاژ سوییچینگ
2	رده جریان (IC)	همان جدول، همراه با دمای مرجع ذکرشده	نادیده گرفتن اینکه عدد جریان به دمای کیس وابسته است
3	افت ولتاژ هدایت	منحنی و جدول ‪VCE(sat)‬‬	مقایسهٔ دو قطعه در دو دمای متفاوت
4	تلفات سوییچینگ	پارامترهای Eon و Eoff	انتخاب قطعهٔ کم‌افت برای فرکانس بالا بدون بررسی تلفات سوییچینگ
5	وجود دیود هرزگرد	شماتیک داخلی قطعه	فرض وجود دیود داخلی بدون بررسی
6	مشخصات درایو گیت	ولتاژ گیت و بار گیت (QG)	نصب قطعهٔ جدید روی درایوری که ولتاژ گیت متفاوتی می‌دهد
7	سنسور داخلی (NTC)	شماتیک و جدول پایه‌ها	انتخاب قطعه‌ای بدون NTC در مداری که به آن متکی است
8	سازگاری مکانیکی	نقشهٔ ابعادی (Outline Drawing)	تطبیق ظاهری بدون بررسی فاصلهٔ ترمینال‌ها و ارتفاع

گام بعدی
اگر بعد از این هشت گام پارت‌ نامبر مشخص شده است، می‌توانید رده‌های جریان و ولتاژ موجود را در دستهٔ ماژول IGBT رادیا الکترونیک بررسی کنید. اگر پارت‌نامبر هنوز مشخص نیست، پیش از سفارش با مشاورین رادیا الکترونیک تماس بگیرید. سفارش بر اساس حدس، پرهزینه‌ترین مسیر است.

پنج اشتباه رایج در تشخیص نوع IGBT

هشدار: هر پنج مورد زیر در عمل به خرید اشتباه یا سوختن دوبارهٔ قطعه ختم می‌شود.

تشخیص نوع از روی ظاهر. ساختار لایه‌ای و نوع گیت از بیرون دیده نمی‌شوند. دو قطعه با بستهٔ کاملاً یکسان می‌توانند نسل چیپ متفاوتی داشته باشند. کار درست: خواندن پارت‌نامبر و مراجعه به دیتاشیت همان شماره.
یکی گرفتن «ماژول دوبل» با «دو چیپ روی یک سیلیکون». ماژول ‪2-in-1 دو چیپ مجزا در یک بسته دارد؛ این با ‪RC-IGBT که دو عملکرد روی یک چیپ است اشتباه گرفته می‌شود.
فرض وجود دیود داخلی. پیش از تعویض باید شماتیک داخلی قطعه در دیتاشیت دیده شود، نه اینکه از روی قطعهٔ قبلی فرض شود.
نادیده گرفتن ولتاژ گیت درایور موجود. قطعهٔ جدید ممکن است بار گیت متفاوتی داشته باشد و درایور فعلی توان لازم برای شارژ آن را نداشته باشد.
نتیجه‌گیری قطعی از تست مولتی‌متر. تست با مولتی‌متر فقط خرابی‌های آشکار را نشان می‌دهد و سلامت قطعه در شرایط کاری را تأیید نمی‌کند. روش‌های کامل‌تر در راهنمای تست IGBT آمده است.

جمع‌بندی

انواع IGBT را می‌توان در سه محور مستقل خلاصه کرد. ساختار لایه‌ای (PT، NPT، ‪Field-Stop) تعیین می‌کند قطعه چه تعادلی بین افت ولتاژ هدایت و سرعت خاموش‌شدن دارد. ساختار گیت (پلنار یا ترنچ) روی چگالی سلول و افت ولتاژ اثر می‌گذارد و در نسل‌های جدید معمولاً همراه فیلداستاپ می‌آید. بسته‌بندی (تکی، ماژول، IPM) تعیین می‌کند قطعه در چه سطح جریانی، با چه مداری و با چه میزان یکپارچگی کار می‌کند.

عبارت «رکتیفایر IGBT» به یک نوع مستقل اشاره نمی‌کند و باید پیش از خرید معنی‌اش روشن شود. و مهم‌تر از همه: هیچ‌کدام از این سه محور از ظاهر قطعه قابل تشخیص نیست — مرجع نهایی همیشه دیتاشیت همان پارت‌نامبر است.

سوالات متداول

پاسخ مهم ترین سوالات فنی و کاربردی درباره انواع IGBT و ساختار داخلی ماژول آی جی بی تی را در ادامه بخوانید.

انواع IGBT چند دسته است؟

IGBT در سه محور مستقل دسته‌بندی می‌شود: ساختار لایه‌ای سیلیکون (PT، NPT و ‪Field-Stop)، ساختار گیت (پلنار یا ترنچ) و شکل بسته‌بندی (ترانزیستور تکی، ماژول یا IPM). یک قطعه هم‌زمان در هر سه محور جا می‌گیرد؛ مثلاً یک ماژول با چیپ ترنچ‌گیت و ساختار فیلداستاپ.

فرق PT و NPT در IGBT چیست؟

در ساختار PT یک لایهٔ بافر پرغلظت بین کلکتور و ناحیهٔ دریفت قرار دارد و تزریق حامل بیشتر است. در NPT این لایه وجود ندارد و تزریق حامل با کنترل غلظت کلکتور محدود می‌شود. نتیجه: NPT دنبالهٔ جریان کوتاه‌تر و PT افت ولتاژ هدایت کمتری دارد.

‪Field-Stop‬ در IGBT یعنی چه؟‬

فیلداستاپ یک لایهٔ پرغلظت داخل ناحیهٔ n است که میدان الکتریکی را متوقف می‌کند. حضور این لایه اجازه می‌دهد ویفر نازک بماند بدون اینکه توان تحمل ولتاژ از دست برود؛ یعنی هم‌زمان افت ولتاژ هدایت کم و دنبالهٔ جریان کوتاه به دست می‌آید.

رکتیفایر IGBT چیست؟

رکتیفایر IGBT یک نوع مستقل از IGBT نیست. این عبارت یا به بخش یکسوساز ورودی اشاره دارد که در ماژول‌های PIM کنار اینورتر IGBT قرار می‌گیرد، یا به منبع تغذیه و رکتیفایر صنعتی که کلید قدرتش IGBT است. پیش از خرید باید مشخص شود کدام مورد نظر است.

فرق ماژول IGBT با IPM چیست؟

ماژول IGBT فقط چیپ‌های کلید و دیود را در یک بستهٔ ایزوله جا می‌دهد و به درایور گیت بیرونی نیاز دارد. IPM یا ماژول هوشمند، بر پایهٔ مدار اینورتر سه‌فاز، یک آی‌سی کنترل شامل مدار درایو گیت و حفاظت‌ها را هم درون خود دارد.

ماژول IGBT دوبل یعنی چه؟

ماژول دوبل یا ‪2-in-1 دو IGBT سری‌شده را در یک بسته دارد و یک شاخهٔ نیم‌پل می‌سازد. کاربرد رایجش در مبدل‌های افزاینده و کاهنده، مدارهای چاپر و یک شاخه از اینورتر است. با اتصال کوتاه گیت-امیتر یکی، می‌توان فقط از دیگری استفاده کرد.

آیا هر IGBT دیود داخلی دارد؟

خیر. سه حالت وجود دارد: IGBT بدون دیود، IGBT با دیود ضدموازی در همان بسته که ‪Co-pack نامیده می‌شود، و ‪RC-IGBT که دیود روی همان چیپ ساخته شده است. در بار سلفی، نبودن مسیر هرزگرد می‌تواند به کلید آسیب بزند؛ پس این مورد باید از دیتاشیت خوانده شود.

نوع IGBT را از روی ظاهر قطعه می‌شود تشخیص داد؟

خیر. ساختار لایه‌ای و نوع گیت از بیرون دیده نمی‌شوند و دو قطعه با بستهٔ یکسان می‌توانند نسل چیپ متفاوتی داشته باشند. تنها مسیر معتبر، خواندن پارت‌نامبر روی قطعه و مراجعه به دیتاشیت همان پارت‌نامبر است.

لطفا میزان رضایت خود را از این مطلب اعلام کنید؟

از 1 تا 5 ستاره به این مطلب امتیاز دهید.

این مطلب تاکنون 0 رأی با میانگین 0 از 5 ستاره کسب کرده است.

اولین نفر باشید که به این مطلب امتیاز می دهد.

دیدگاه‌ها

دیدگاهتان را بنویسید لغو پاسخ

برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.

سید ایلیا حسینی

سید ایلیا حسینی هستم، کارشناسی مهندسی برق از دانشگاه فردوسی مشهد و ارشد الکترونیک قدرت و ماشین‌های الکتریکی.عضو تیم فنی رادیا الکترونیک و مسئول تولید محتوای تخصصی این فروشگاه، با هدف انتقال دانش کاربردی درباره‌ی قطعات الکترونیک صنعتی به مهندسان و تعمیرکاران.

0%

میزان پیشرفت خواندن شما

۱۷ مهر ۱۴۰۵

محصولات مرتبط