पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में IGBTS के अनुप्रयोग

आधुनिक अछूता गेट द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (आईजीबीटीएस) आमतौर पर वोल्टेज-नियंत्रित द्विध्रुवी उपकरण के रूप में तैनात किया जाता है, जिसमें धातु-ऑक्साइड सेमीकंडक्टर (MOS)-जैसे इनपुट विशेषताओं और द्विध्रुवी आउटपुट सुविधाएँ होती हैं। IGBT की शुरूआत ने इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरों को पावर MOS फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (MOSFET) और छोटे-सिग्नल द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (BJT) दोनों के लाभ को हार्डवेयर के एक टुकड़े के रूप में प्राप्त करने की अनुमति दी है जो पावर MOSFET और BJT घटकों की कार्यक्षमता को जोड़ती है। संरचना द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की उच्च-वर्तमान और कम-संतृप्ति-वोल्टेज क्षमता के साथ MOSFET की सरल गेट-ड्राइव विशेषताओं को जोड़ती है।

शब्द "इंसुलेटेड गेट" MOSFET के इनपुट के उच्च इनपुट प्रतिबाधा का वर्णन करता है क्योंकि यह बाहरी आपूर्ति के बजाय अपने गेट टर्मिनल पर वोल्टेज का उपयोग करता है। शब्द "द्विध्रुवी" BJT के आउटपुट क्षेत्र का वर्णन करता है, जहां वर्तमान दो चार्ज वाहक के माध्यम से प्रवाहित होता है: इलेक्ट्रॉनों और छेद। इस वजह से, यह केवल थोड़ा सिग्नल वोल्टेज के साथ भारी धाराओं और वोल्टेज का प्रबंधन करने में सक्षम है। IGBT अपने हाइब्रिड निर्माण के कारण एक वोल्टेज-नियंत्रित उपकरण है।

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में IGBTS का मूल्य

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स IGBTs के लिए व्यापक उपयोग पाते हैं, विशेष रूप से पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (PWM) सर्वो और तीन-चरण ड्राइव में जो न्यूनतम पृष्ठभूमि शोर के साथ गति की एक विस्तृत श्रृंखला पर सटीक नियंत्रण के लिए कहते हैं। इन उपकरणों का उपयोग पावर सर्किट में भी किया जा सकता है, जिन्हें लगातार स्विचिंग की आवश्यकता होती है, जैसे कि निर्बाध बिजली आपूर्ति (यूपीएस) और स्विच-मोड पावर सप्लाई (एसएमपीएस) सिस्टम।आईजीबीटीदक्षता को बढ़ाता है और शोर को कम करता है, जिससे यह ऑटोमोबाइल और ट्रकों में इन्वर्टर सर्किट में एक अधिक गतिशील कलाकार बन जाता है, साथ ही साथ औद्योगिक मोटर्स और घरेलू उपकरणों जैसे एयर कंडीशनर और रेफ्रिजरेटर में भी।

इसके अतिरिक्त, IGBTS का उपयोग आमतौर पर अक्षय ऊर्जा प्रणालियों जैसे सौर और पवन ऊर्जा इनवर्टर में भी किया जाता है, जहां वे घरों और व्यवसायों में उपयोग के लिए डीसी पावर को एसी पावर में कुशलता से बदलने में मदद करते हैं। वे उच्च वोल्टेज और वर्तमान स्तरों को संभाल सकते हैं, जिससे वे इन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बन सकते हैं। प्रौद्योगिकी गुंजयमान-मोड कनवर्टर सर्किट और इंडक्शन कुकर में भी काम करती है। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध IGBT में कम स्विचिंग और चालन नुकसान होता है।

IGBTS के सामान्य उपयोग

आइए एक इंडक्टिंग हीटिंग सर्किट का एक उदाहरण लें। शून्य-वोल्टेज स्विचिंग या शून्य-वर्तमान स्विचिंग का उपयोग इंडक्शन हीटिंग में स्विचिंग लॉस को कम करने के लिए किया जाता है। IGBTs को अक्सर एक उच्च अनुनाद वोल्टेज या वर्तमान के कारण यहां स्विच के रूप में पसंद किया जाता है। विशेष रूप से, इंडक्शन माइक्रोवेव ओवन, इंडक्शन राइस कुकर और अन्य इंडक्शन कुकिंग उपकरण IGBTS के उपयोग के कारण सभी संभव हैं। इसी तरह, यूपीएस सिस्टम में, IGBTs मध्यम और बड़ी क्षमता (कई केवीए या अधिक क्षमता) दोनों प्रकारों में उपलब्ध हैं, जो अंतरिक्ष की बचत और उच्च दक्षता दोनों में योगदान करते हैं।

एक अन्य उदाहरण एक वोल्टेज स्रोत कनवर्टर (VSC) है। IGBTs में उच्च वोल्टेज और वर्तमान रेटिंग होती है, जो नियंत्रण के स्तर और लचीलेपन के स्तर के लिए अनुमति देता है जो थाइरिस्टर्स के साथ प्राप्य नहीं है। उनका उपयोग मल्टीटर्मिनल डीसी लाइनों के कार्यान्वयन का समर्थन करता है, और कनवर्टर के एसी की तरफ वर्तमान हार्मोनिक्स को फ़िल्टर करने की कठिनाई PWM और मल्टीलेयर कनवर्टर तकनीकों के आवेदन से कम हो जाती है। चूंकि उच्च वोल्टेज डीसी (एचवीडीसी) वीएससी को रोजगार देने वाला उच्च वोल्टेज और धाराओं में अधिक व्यापक होता जा रहा है, क्योंकि आईजीबीटी की अथक उन्नति के लिए धन्यवाद, डीसी लाइनें छोटी लाइनों के लिए अधिक आकर्षक विकल्प के रूप में उभरती हैं क्योंकि वे ग्रिड पर प्रवाह मार्गों के अधिक नियंत्रण के लिए अनुमति देते हैं।

BJT और MOSFET पर IGBTS का लाभ

चालकता मॉड्यूलेशन के परिणामस्वरूप एक बहुत छोटे ऑन-स्टेट वोल्टेज ड्रॉप, और एक उच्च ऑन-स्टेट वर्तमान घनत्व होता है। यह चिप आकार और कीमत में कमी के लिए अनुमति देता है।

इनपुट MOS गेट लेआउट कम ड्राइविंग पावर क्षमता और एक सीधा ड्राइव सर्किट प्रदान करता है। उच्च वर्तमान और वोल्टेज अनुप्रयोगों में, यह वर्तमान-नियंत्रित उपकरणों की तुलना में सरल विनियमन के लिए अनुमति देता है।

बड़े सुरक्षित परिचालन क्षेत्र। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की तुलना में, यह वर्तमान का संचालन करने में बहुत बेहतर है, और आगे और रिवर्स ब्लॉकिंग क्षमताओं दोनों में बेहतर साबित होता है।

निष्कर्ष

IGBTS MOS जैसी इनपुट विशेषताओं और द्विध्रुवी आउटपुट सुविधाओं के साथ वोल्टेज-नियंत्रित द्विध्रुवी उपकरण हैं, जिनका उपयोग बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स सर्किट जैसे इनवर्टर, यूपीएस, वीएससी और हीटिंग सर्किट को शामिल करने में किया जाता है। वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध IGBT में कम स्विचिंग और चालन नुकसान होता है, और BJT और MOSFET पर कई फायदे प्रदान करते हैं, जैसे कि छोटे ऑन-स्टेट वोल्टेज ड्रॉप, उच्च ऑन-स्टेट वर्तमान घनत्व, कम ड्राइविंग पावर, सरल विनियमन, एक बड़ा सुरक्षित ऑपरेटिंग क्षेत्र, और बेहतर आगे और रिवर्स ब्लॉकिंग क्षमताओं। इसके अतिरिक्त, IGBTs में तेजी से स्विचिंग गति होती है और वे उच्च शक्ति के स्तर को संभालने में सक्षम होते हैं, जिससे वे HVDC ट्रांसमिशन सिस्टम जैसे पावर इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए आदर्श बनाते हैं।