تکنولوژی IGBT چیست و چه کاربردی در اینورتر جوشکاری دارد؟
یکی از تکنولوژیهای مورد استفاده در دستگاه‌های اینورتر جوشکاری، تکنولوژی IGBT است. اما IGBT چیست و چه نقشی در عملکرد اینورتر دارد؟ کاربرد آن چیست؟ در این مقاله به تکنولوژی IGBT در اینورتر جوشکاری می‌پردازیم.
IGBT چیست؟
IGBT مخفف عبارت انگلیسی Insulated Gate Bipolar Transistor با معنای تحت‌اللفظی «ترانزیستور دوقطبی با گیت عایق‌شده» است. در زبان فارسی ترانزیستور دوقطبی IGBT برای معرفی این تکنولوژی، متداول‌تر هستند.
این ترانزیستور دوقطبی، قطعه‌ای نیمه‌رسانا و متشکل از سه ترمینال بوده و عملکردی بین ترانزیستور پیوندی دوقطبی (BJT) و ترانزیستور اثر میدان (MOSFET) دارد. امپدانس ورودی بزرگ و سرعت بالای سوئیچینگ در ماسفت و ولتاژ اشباع پایین BJT در ترانزیستور IGBT با هم ترکیب شده‌اند که حاصل آن، قابلیت عملکرد در مقادیر بالای جریان کلکتور-امیتر با ولتاژ گیت تقریبی صفر است.
آشنایی با ساختار IGBT
IGBT از چهار لایه نیمه‌رسانا برای ایجاد یک ساختار PNPN تشکیل شده است. مطابق شکل، الکترود کلکتور (C) به لایه P متصل شده و امیتر (E) بین لایه‌های P و N متصل می‌شود. یک بستر + A P در ساختار IGBT استفاده می‌شود. یک لایه – N بالای آن قرار می‌گیرد تا اتصال PN J1 ایجاد شود. دو ناحیه P در بالای لایه N برای برقراری اتصال PN J2 تشکیل می‌شوند. طراحی ناحیه P به شکلی است که مسیری را در وسط برای الکترود گیت (G) ایجاد می‌کند. مناطق N+ روی ناحیه P پراکنده می‌شوند.
مزایای استفاده از IGBT
ترانزیستور IGBT در مقایسه با ترانزیستورهای دوقطبی معمولی، بهره توانی و قابلیت عملکرد در ولتاژ بالاتری را ارائه می‌دهد. همچنین تلفات ورودی در IGBTها پایین‌تر است. مقاومت حالت هدایت پایین نسبت به ماسفت استاندارد، سادگی راه‌اندازی، سرعت سوئیچینگ نسبتا بالا و راه‌انداز گیت صفر، از دیگر مزایای IGBTها هستند.
IGBT چه کاربردی دارد؟
IGBT در کاربردهای الکترونیک، به عنوان یک سوئیچ الکترونیکی برای افزایش بازدهی و سوئیچینگ سریع در لوازم الکترونیکی، خودروهای برقی، سیستم‌های آمپلی‌فایر و نیز در ساخت انواع اینورتر جوشکاری، ترانس جوش و منبع برق اضطراری UPS مورد استفاده قرار می‌گیرد. از IGBTها در کاربردهای ولتاژ بالا نظیر مدولاسیون پهنای پالس (PWM)، کنترل سرعت متغیر و حتی در اینورترهای DC-AC خورشیدی نیز استفاده می‌شود.
اینورترهای نسل جدید رونیکس: جوشکاری با تکنولوژی IGBT، الکترود پنج و ۲۰۰ آمپر واقعی
در برد اینورترهای جوشکاری رونیکس، از تکنولوژی IGBT استفاده شده و جریان DC به AC تبدیل می‌شود. تکنولوژی استفاده از ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق‌شده (IGBT)، با وجود قابلیت عملکرد در ولتاژها و جریان‌های بالا و نیز سوئیچینگ سریع در این دستگاه‌ها موجب افزایش کیفیت جوش، نفوذ بیشتر، کاهش مصرف انرژی و در نتیجه، افزایش اثربخشی دستگاه می‌شود.
تیم خلق محصول رونیکس، در ساخت اینورترهای جوشکاری RH-4602 و RH-4604 نهایت کیفیت و دقت را به کار برده تا بتوانید لذت جوشکاری حرفه‌ای با این دو اینورتر را تجربه کنید. استفاده از تکنولوژی IGBT در کنار چرخه کاری بالای ۶۰%، قابلیت جوشکاری بی‌وقفه با الکترود پنج و ۲۰۰ آمپر واقعی باعث شده تا این دو دستگاه اینورتر جوش، به نمونه‌هایی بی‌رقیب در بازار ابزار تبدیل شوند. اما این صرفا یک ادعا نیست. در بخش بعدی با ما همراه باشید!
الکترود پنج، چالشی به سبک رونیکس
استادکارهای حرفه‌ای می‌دانند که از الکترودهای سایز بالا مانند ۴ و ۵ برای فعالیت‌های صنعتی و جوشکاری اسکلت فلزی استفاده می‌شود. برای استفاده از این الکترودها لازم است از دستگاه‌های اینورتر قدرتمند و ظرفیت بالا استفاده کنید. در غیر این صورت، به دستگاه فشار می‌آید و آسیب می‌بیند.
برای کاربرد الکترود پنج و نفوذ بیشتر باید از دستگاه‌های اینورتر۲۵۰ آمپر به بالا استفاده کنید. اما نسل جدید اینورترهای RH-4602 و RH-4604 رونیکس با ۲۰۰ آمپر واقعی، با طراحی حرفه‌ای و ساختار مقاومی ساخته می‌شوند. با استفاده از این دستگاه‌ها می‌توانید الکترود پنج را ظرف مدت ۲۰ دقیقه و به صورت مداوم آب کنید.
رونیکس برای اثبات این موضوع، چالش الکترود پنج را با تست کیفی این دو مدل اینورتر جوشکاری خود انجام داد. جوشکاری با الکترود پنج و با جریان خروجی ۲۰۰ آمپر آغاز شد. نتایج این آزمون نشان داد که با استفاده از الکترود پنج برای اینورترهای جوشکاری RH-4602 و RH-4604 رونیکس، می‌توانید ۲۰ دقیقه بی‌وقفه و با ۲۰۰ آمپر واقعی جوشکاری کنید.
مزایای تکنولوژی IGBT نسبت به ماسفت و BJT
- امپدانس ورودی بالا (مانند ماسفت)
- افت ولتاژ و تلفات کم (مانند BJT)
- ولتاژ حالت روشن (وصل) کم (مانند BJT)
- هنگامیکه از IGBT به عنوان یک سوئیچ کنترل شده استاتیکی استفاده می نماییم. این قطعه میزان ولتاژ و جریان مشابهی با ترانزیستور دو قطبی دارد.
- یک تکنولوژی IGBT را می توان به راحتی با پایه گیتی که دارد خاموش روشن کرد. اکثر ماسفت ها و BJT ها با اعمال کردن سیگنال ولتاژ ورودی مثبت به دو سر گیت و امیتر، آنگاه IGBT روشن می شود. اما این در حالی است که اگر همین تکنولوژی به صفر یا نزدیک شدن منفی آن سیگنال گیت IGBT به شکل خاموش می رود.
- از دیگر مزایای تکنولوژی IGBT این است که مقاومت کانال پایین تری در حالت هدایت نسبت به ماسفت استاندارد دارد.
- مزایای اصلی استفاده از تکنولوژیی IGBT در مقایسه با دیگر ترانزیستورها ،قابلیت کار کردن در ولتاژ بالا، مقاوم حالت هدایت پایین، سادگی در اجرا و راه اندازی است که طرفداران زیادی را به خود جلب کرده و امروزه از این تکنولوژی بیشترین استفاده را می کنند.
- تکنولوژی IGBT بزرگ دارای قطعات موازی بسیار زیادی می باشد که می توانند با جریان های بسیار بالا نیز کار کنند به همین دلیل پرطرفدار می باشند.
- IGBT برای وسایل الکتریکی و ماشین های هیبریدی نیز اهمیت دارد و می توانند تا ولتاژ ۳۳۰۰ ولت را تحمل کنند.
- IGBT در توان های بالاتر از ۵ کیلو وات، فرکانس کلیدزنی کم تر از ۵۰ درصد،دمای قطعه بالاتر از ۱۰۰۰ ولت و دمای قطعه بالاتر از ۱۰۰ درجه کاربرد دارد.
- اینورتر جوشکاری که مجهز به تکنولوژیهای IGBT هستند،بهتر است با ژنراتور راه اندازی نشود چرا که در مقابل نوسانات حساسیت زیادی دارند.
آدرس برق و صنعت امیری :
تهران، دماوند، جابان، جنب املاک امیری، برق و صنعت امیری
تلفن های برق و صنعت امیری :
۰۹۱۲۲۱۸۲۸۸۴
۰۹۱۰۲۱۸۲۸۸۴