توضیحات

عنوان: IGBT

فصل اول آشنایی با IGBT‌
فصل دوم مدار داخلی IGBT و ساخت آن
فصل سوم نمودارها و روابط ریاضی
فصل چهارم صنعت ج بی تی و کاربردهای آن

فصل اول آشنایی با IGBT‌

مقدمه

قطعات IGBT و نحوه عملکرد آن یکی از موارد آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی است. قطعه IGBT ترکیبی از نیمه هادی و یک ترانزیستور دو قطبی با دروازه عایق شده است. این قطعه دارای سه پایانه است و ظرفیت حمل جریان دو قطبی زیادی دارد. طراحان IGBT فکر می‌کنند که این یک دستگاه دو قطبی کنترل ولتاژ با ورودی CMOS و خروجی دو قطبی است. طراحی IGBT با استفاده از هر دو قطعه مانند BJT و MOSFET به صورت یکپارچه قابل انجام است. از ترانزیستور دو قطبی با دروازه عایق بندی شده در مدارهای قدرت، مدولاسیون پهنای پالس، الکترونیک قدرت، منبع تغذیه بدون وقفه و موارد دیگر استفاده می‌شود. این قطعه برای افزایش کارایی و کاهش سطح صدای دستگاه‌های تقویت کننده صدا استفاده می شود. همچنین در مدارهای تشدید به کار برده می‌شود. ترانزیستور دو قطبی با دروازه عایق بهینه شده برای هر دو انتقال و سوئیچینگ در دسترس است.

در واقع IGBT قطعه‌ای با اهمیت جهت ساخت سوئیچ استاتیك كارا در زمینهء الكترونیك قدرت می‌باشد. تقریبا از سال 1990 به بعد، عمدهء پیشرفتها در زمینه الكترونیك قدرت براساس استفاده از IGBT بوده است . با استفاده از IGBT ابعاد مبدلها كاهش چشمگیری می‌یابد و عملیات كنترل و سوئیچ توانهای بالا به سهولت انجام می‌پذیرد.

با توجه به اینكه IGBT تركیبی از ترانزیستورهای MOSFET قدرت و BJT است ، رفتار و مشخصات این دو نوع ترانزیستور مورد بحث قرار گرفته و سپس فیزیك IGBT ، نحوهء كار، توانایی‌ها و محدودیتهای آن بررسی گردیده است . بر مبنای بررسی‌های فوق‌الذكر یك مدل رفتاری (Macro model) برای IGBT با توجه به رفتار پایانه‌ای آن بعدها پیشنهاد شده است . این مدل می‌تواند در برنامه‌های طراحی به یاری كامپیوتر (CAD) مانند SPICE و تحلیل مدارهای سوئیچ عملی همراه با قطعات دیگر به كار گرفته شود. . ساختار N-CHANAL-IGBT : IGBT یک ترانزیستور دو قطبی می باشد که فرمان اعمال شده به آن توسط پایه GATE انجام می شود.

از دیدگاه خروجی مانند ترانزیستور قطبی است و از دیدگاه ورودی ویژگی های FET را دارد.

پایه ی گیت از دو صفحه فلزی رسانا تشکیل شده این صفحه ها جهت ایجاد میدان های الکترو استاتیکی به کار می روند. سطح این صفحات توسط لایه ی نازکی از اکسید سیلیکون پوشانده شده است وهر یک از این صفحات عایق به سه نیمه هادی درساختار داخلی IGBT متصل شده است. دو نیمه هادی نوع N و یک نیمه هادی نوع. P انجام تحقیق

توسط اتصال این دو صفحه ی عایق به نیمه هادی ها شش ساختار خازنی به وجود میآید. شرط عملکرد این ترانزبستور این است که دو صفحه ی گیت به صورت مثبت شارژ شوند که در این صورت باعث ایجاد دو تاثیر عمده درداخل IGBT می گردد. اتصال صفحه ی GATE به نیمه هادی نوع P با اعمال پتانسیل مثبت به گیت صفحات گیت به صورت مثبت شارژ می شوند. حامل های اکثریت در نیمه هادی نوع P نیزحفره ها می باشند و ماهیت این نیمه هادی نیز به صورت ماده ای است که فقدان الکترون دارد و این عامل باعث ایجاد میدان های الکترواستاتیکی بین صفحه ی گیت ونیمه هادی نوع P میگردد و در نتیجه نیروی جاذبه میان الکترون های شارژ شده در گیت و حفره ها در نیمه هادی نوع P یون های مثبت در نزدیکی گیت جمع میشوند. در اتصال صفحه ی gate به نیمه هادی نوع n:حامل های اکثریت در نیمه هادی نوع n الکترون ها می باشند در نتیجه این نیمه هادی دارای یون منفی می باشد که دارای الکترون مازاد است حال با شارژ کردن صفحات گیت به صورت مثبت بار های الکتریکی شارژ شده بر روی صفحه ی گیت باعث دفع شدن الکترون ها در قسمت اتصال خازنی میگردد. پایه ی امیتر : در این ترانزیستور پایه ی امیتر به سه نیمه هادی اتصال پیدا کرده است ، یکی از این نیمه هادی ها نوع n و دو تای دیگر نیمه هادی نوع p می باشند که نیمه هادی نوع P جهت عبور جریان بار استفاده می شود و نیمه هادی های نوع p جهت عبور جریان تحریک فرمان عملکردی ترانزیستور استفاده می گردد. پایه ی کلکتور نیز به یک نیمه هادی نوع p متصل می گردد. نیمه هادی های قرار گرفته بین دو پایه ی کلکتور و امیتر به صورت pnp میباشد. بررسی مدارهای معادل برای IGBT به طورکلی المان های الکتریکی که برای بررسی مدار داخلی IGBT می توانند مورد استفاده قرار گیرند عبارتند از مقاومت های اهمی ، خازن ها ، دیود ها ، ترانزیستور npn وMOSFET .

مقاومت اهمی در ساختار IGBT: هر المان الکتریکی بسته به جنس ماده ی تشکیل دهنده طول و قطر آن دارای مقامت الکتریکی خاصی می باشد که نیمه هادی های تشکیل دهنده ی IGBT نیز دارای مقاومت اهمی ویژهای می باشند که این مقاومت بسته به جریان عبوری از آن تا حدودی متغیر می باشد.

توجه:

برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.

لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.