تفاوت بین سیستم ماسفت و IGBT در دستگاه های جوشکاری

سه نوع ترانزیستور عمده وجود دارد: ترانزیستور دو قطبی ، MOSFET و IGBT. جدول زیر عملکرد و مشخصات این ترانزیستورها را مقایسه می کند. ترانزیستورهای دو قطبی به دلیل نیاز به مدارهای محرک و محافظ و سرعت پایین سوئیچینگ ، امروزه به سختی برای برق قدرت و برنامه های سوئیچینگ استفاده می شود. در عوض ، از MOSFET و IGBT با توجه به خصوصیات مورد نیاز آن ها به طور انتخابی در پروژه ها استفاده می شود. در شکل زیر ، مشخصات ولتاژ حالت یک 30-A IGBT و 31-A فوق اتصال ماسفت (SJMOS) را نشان می دهد. در این مقاله به بررسی تفاوت بین ماسفت و IGBT می پردازیم.

در تفاوت بین سیستم ماسفت و IGBT باید گفت که در منطقه کم جریان ، MOSFET ولتاژ حالت کمتری نسبت به IGBT از خود نشان می دهد. با این حال ، در منطقه با جریان بالا ، IGBT ولتاژ حالت کمتری نسبت به MOSFET نشان می دهد ، به ویژه در دمای بالا این امر مشهود است. IGBT ها معمولاً در فرکانس سوئیچینگ کمتر از 20 کیلوهرتز مورد استفاده قرار می گیرند زیرا افت سوئیچینگ بالاتری نسبت به ماسفت های تک قطبی دارند.

ترانزیستورهای دو قطبی تنها ترانزیستور های دارای قدرت واقعی بودند که تا زمان ورود ماسفت های بسیار کارآمد در اوایل دهه 1970 مورد استفاده قرار می گرفتند. BJT ها از زمان تأسیس در اواخر سال 1947 پیشرفت های حیاتی عملکرد الکتریکی خود را پشت سر گذاشته اند و هنوز هم به طور گسترده در مدارهای الکترونیکی استفاده می شوند. ترانزیستورهای دو قطبی دارای ویژگی های خاموش کردن نسبتاً کند هستند و آن ها ضریب دمایی منفی را نشان می دهند که ممکن است منجر به خرابی ثانویه شود. MOSFET ها ، دستگاه هایی هستند که به جای کنترل شدن با جریان ، توسط ولتاژ کنترل می شوند. آن ها ضریب دمایی مثبت برای مقاومت دارند که فرار حرارتی را متوقف می کند و در نتیجه خرابی ثانویه در آن ها رخ نمی دهد. بعد از این دو نوع ترانزیستور ، IGBT ها در اواخر دهه 1980 به وجود آمدند. IGBT اساساً تلاقی بین ترانزیستورهای دو قطبی و MOSFET ها هستند و همچنین مانند MOSFET با ولتاژ کنترل می شود.

ماسفت چیست

MOSFET ، مخفف “ترانزیستور اثر میدان نیمه هادی فلزی اکسید” ، نوع خاصی از ترانزیستور اثر میدانی است که به دلیل ساختار پیچیده و امپدانس ورودی بالا ، به طور گسترده ای در مدارهای مجتمع بسیار بزرگ استفاده می شود. این یک دستگاه نیمه هادی چهار ترمینال است که سیگنال های آنالوگ و دیجیتال را کنترل می کند.  دروازه ماسفت ( gate ) بین منبع و تخلیه ( drain ) قرار دارد و توسط یک لایه نازک از اکسید فلز عایق بندی می شود که مانع از جریان یافتن بین دروازه و کانال می شود. این فناوری اکنون در انواع وسایل نیمه هادی برای تقویت سیگنال های ضعیف استفاده می شود.

IGBT چیست

IGBT ، مخفف “Insulated Gate Bipolar Transistor” ، یک دستگاه نیمه هادی سه ترمینال است که ترکیبی از قابلیت حمل جریان ترانزیستور دو قطبی با کنترل آسان MOSFET را دارد. آن ها یک وسیله نسبتاً جدید در برق قدرت هستند که معمولاً به عنوان سوئیچ الکترونیکی در طیف وسیعی از برنامه ها ، از برنامه های متوسط تا فوق العاده قدرت بالا مانند منبع تغذیه حالت سوئیچ (SMPS) استفاده می شوند. ساختار آن تقریباً مشابه ساختار MOSFET است به غیر از زیرلایه اضافی زیر لایه n.

بیشتر بخوانید:

تکنولوژی IGBT چیست

مقایسه تفاوت بین سیستم ماسفت و IGBT در کارایی

در جدول زیر انواع مختلف ترانزیستورها با یکدیگر مقایسه شده اند.

تفاوت بین سیستم ماسفت و IGBT بصورت پایه ای

در مقایسه تفاوت بین ماسفت و IGBT باید گفت که IGBT مخفف ترانزیستور دو قطبی عایق بندی شده است ، در حالی که ماسفت مخفف ترانزیستور اثر نیمه هادی Metal-Oxide است. اگرچه ، هر دو دستگاه نیمه هادی ولتاژ کنترل شده ای هستند که در کاربردهای منبع تغذیه حالت سوئیچ (SMPS) بهترین عملکرد را دارند ، IGBT ها توانایی کنترل جریان بالای ترانزیستورهای دو قطبی را با سهولت کنترل MOSFET ترکیب می کنند. IGBT ها دروازه بان های جریان هستند که مزایای BJT و MOSFET را برای استفاده در مدارهای تغذیه و کنترل موتور ترکیب می کنند. MOSFET نوع خاصی از ترانزیستور اثر میدان است که در آن ولتاژ اعمال شده رسانایی دستگاه را تعیین می کند.

تفاوت بین سیستم ماسفت و IGBT در عملکرد

IGBT اساساً یک دستگاه MOSFET است که ترانزیستور قدرت اتصال دو قطبی را با هر دو ترانزیستور یکپارچه در یک قطعه سیلیکون کنترل می کند ، در حالی که MOSFET متداول ترین دروازه عایق بندی شده FET است که معمولاً توسط اکسیداسیون کنترل شده سیلیکون ساخته می شود. ماسفت به طور کلی با تغییر الکترونیکی عرض کانال توسط ولتاژ بر روی الکترودی به نام دروازه که بین منبع و تخلیه قرار دارد ، کار می کند و توسط یک لایه نازک اکسید سیلیکون عایق می شود. MOSFET می تواند به دو روش کار کند: حالت تخلیه و حالت تقویت.

تفاوت بین سیستم ماسفت و IGBT در امپدانس ورودی

تفاوت بین سیستم ماسفت و IGBT در امپدانس ورودی یکی دیگر از سری تفاوت های بین سیستم ماسفت و IGBT است . IGBT دستگاهی دو قطبی با ولتاژ کنترل شده با امپدانس ورودی بالا و قابلیت کنترل جریان زیاد ترانزیستور دو قطبی است. کنترل آن ها در مقایسه با دستگاه های کنترل شده فعلی در کاربردهای با جریان زیاد آسان است. MOSFET برای کنترل جریان بار تقریباً به هیچ ورودی احتیاج ندارد که باعث مقاومت بیشتر آن ها در ترمینال دروازه می شود ، این امر به لطف لایه جداسازی بین دروازه و کانال است. این لایه از اکسید سیلیکون ساخته شده است که یکی از بهترین عایق های مورد استفاده است. این ولتاژ اعمال شده را به استثنای جریان نشتی کوچک به طور کارآمد مسدود می کند.

تفاوت بین سیستم ماسفت و IGBT در مقاومت آن ها در برابر آسیب

MOSFET ها بیشتر در معرض تخلیه الکترواستاتیک (ESD) قرار دارند زیرا امپدانس ورودی بالای فناوری MOS در MOSFET اجازه نمی دهد شارژ به صورت کنترل شده تری از بین برود. عایق اضافی اکسید سیلیکون ظرفیت دروازه را کاهش می دهد که باعث می شود در برابر سنسورهای ولتاژ بسیار بالا آسیب ببیند و بصورت اجتناب ناپذیری به اجزای داخلی آسیب برساند. ماسفت ها به ESD بسیار حساس هستند. نسل سوم IGBT ویژگی های درایو ولتاژ MOSFET را با قابلیت مقاومت روشن پایین در ترانزیستور دو قطبی ترکیب می کند ، بنابراین آن ها را در برابر اضافه بار و افزایش ولتاژ بسیار مناسب هستند.

موارد استفاده از ماسفت ها و IGBT ها

دستگاه های MOSFET به طور گسترده ای برای تعویض و تقویت سیگنال های الکترونیکی در دستگاه های الکترونیکی ، معمولاً برای کاربردهای با صدای زیاد استفاده می شوند. بیشترین کاربرد MOSFET در منابع تغذیه حالت سوئیچ است ، به علاوه می توان از آن ها در تقویت کننده های کلاس D استفاده کرد. آن ها متداول ترین ترانزیستور اثر میدانی هستند و می توانند در مدارهای آنالوگ و دیجیتال استفاده شوند. از طرف دیگر ، IGBT در برنامه های با قدرت متوسط تا فوق العاده بالا مانند منبع تغذیه حالت سوئیچ ، گرمایش القایی و کنترل موتور کششی استفاده می شود. این ترانزیستور به عنوان یک جز حیاتی در وسایل مدرن مانند اتومبیل های برقی ، بالاست لامپ ، و VFD (درایو های فرکانس متغیر) استفاده می شود.

از زبان مردم : دستگاه جوش ماسفت بخریم یا دستگاه جوش IGBT

به عقیده برخی از افراد IGBT ها به مدارهای کنترل پیچیده تری نسبت به MOSFET ، با اتصال دهنده های الکتریکی و غیره نیاز دارند. این می تواند تولید کنندگان را به انتخاب ماشین جوش MOSFET وادارد.  تولیدکنندگان برتر شروع به استفاده از IGBT و تبلیغات وجود آن کرده اند ، به این معنی که استفاده از IGBT ها به طور قابل توجهی بهتر است . تولیدکنندگان چینی این کار را دنبال کردند و باعث شدند مردم فکر کنند  از IGBT استفاده می کنند. برخی از انواع دستگاه های جوش IGBT ارزان تر از ماشین های جوشکاری ماسفت هستند.

IGBT و MOSFET دستگاه های بسیار مشابهی هستند و تقریباً به همان شیوه عمل می کنند. MOSFET در فرکانس بالاتر بهتر است ، اما از آنجا که با جریان زیاد چندان خوب نیست ، شما معمولاً برای برابری بیشتری به IGBT نیاز دارید ، که اجرای آن می تواند گران تر باشد.

بر خلاف تصور عمومی ، تولیدکنندگان تنها بر اساس اینکه بتوانند سود آوری بهتری داشته باشند مایل به تغییر ساختار یک وسیله می شوند. این اصل همیشه خواهد بود و تنها زمانی که تغییر می کند این است که می تواند به یک اعتبار جدی آسیب برساند ، تولید کنندگان دستگاه جوشکاری عمدتا به عدم آسیب رسیدن به دستگاه اهمیت می دهند.  هر چه طراحی انجام شده در دستگاه جوش بهتر باشد ، اتصالات جوش بهتری شکل می گیرد.

برای دیدن دستگاه جوش IGBT وینر روی لینک های زیر کلیک کنید:

• دستگاه جوشکاری POWER 1510 – 200M – IR
• دستگاه جوشکاری اینورتر 1011– 200M
• دستگاه جوشکاری اینورتر 3011 – 220M

از اینکه در این مقاله با ما همراه بودید متشکریم. منتظر نظرات و پیشنهادات شما هستیم.

منابع : toshiba – differencebetween