IGBT امروزه در بسیاری از وسایل کاربرد دارد و یک مزیت مهم به شمار می رود. IGBT مخفف عبارت INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR است که معنای کلمه به کلمه آن ترانزیستور دوقطبی دروازه عایق بندی شده می باشد اما این معنی خیلی کاربردی نیست و معنی رایج فارسی آن ترانزیستور دوقطبی می باشد که هنگام معرفی این قطعه نیازی به گفتن این ترجمه نیز نمی باشد بلکه خود کلمه IGBT بسیار رایج تر است و همه آن را می شناسند.

اگر بخواهیم زمان اختراع این قطعه را به طور دقیق مشخص کنیم باید به سال ۱۹۸۰ رجوع کنیم که شرکت جنرال الکتریک این قطعه را وارد بازار کرد هم چنین در توضیح ساده اینکه IGBT چیست ؟ باید بگوییم این تکنولوژی یک نوع ترانزیستور دو قطبی با یک گیت عایق شده می باشد و از جمله نیمه هادی های قدرت می باشد که شامل عملکرد در ولتاژها و جریان های بالا و همچنین سوییچینگ سریع می باشد.

تکنولوژی IGBT یکی از ترانزیستورهایی است که در لوازم مدرن مانند خودروهای برقی، یخچال ها، دستگاه های جوش، قطار، تهویه مطبوع و… می باشد. این تکنولوژی تا ساخت ابزارآلات و  اینورتر و تولید این محصول نیز کاربرد دارد. 

کاربرد تکنولوژی IGBT برای کنترل سطح ولتاژ DC می باشد. لذا ترانزیستور باید قادر باشد تا میزان جریان های زیاد، ولتاژهای بالا را تحمل نماید. استفاده از تکنولوژی IGBT در چند سال اخیر بسیار رواج پیدا کرده است و آن به دلیل مقرون به صرفه بودن تکنولوژی IGBT می باشد.

ساختار داخلی IGBT چیست :

این سیستم دارای سه سر یا سه پایه می باشد که هدایت الکتریکی دارند نام این سه پایه ها کلکتور،امیتر، گیت می باشد. در واقع می توان ساختار داخلی دستگاه را به دوبخش خروجی و ورودی تقسیم کرد که در بخش ورودی یک ماسفت کانال N با گیت عایق و در بخش خروجی ترانزیستور دو قطبی PNP وجود دارد و قرار گرفتن این دو بخش کنار هم این سیستم را کاملا کاربردی می کند.

تفاوت تکنولوژی ماسفت و تکنولوژی IGBT چیست ؟

تکنولوژی IGBT ترکیبی از دو نوع ترانزیستور ماسفت و BJT می باشد. یعنی دو ترانزیستور باهم یکدیگر را تحمل می نمایند. تکنولوژی IGBT مزایای هر دو ترانزیستور گفته شده را باهم دارد و همین باعث محبوبیت آن شده است.

تکنولوژی IGBT بر خلاف ماسفت که دو جهته است، یک قطعه کاملا یک جهته می باشد. یعنی تنها جریان را در جهت مستقیم از کلکتور به امیتر عبور می دهد. اما ماسفت ها قابلیت عبور جریان کنترل شده در جهت مستقیم و جریان کنترل نشده را در جهت معکوس دارند.

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 تکنولوژی های IGBT هستند، بهتر است با ژنراتور راه اندازی نشود چرا که در مقابل نوسانات حساسیت زیادی دارند.

کاربرد سیستم های IGBT چیست ؟

در زیر بصورت تیتروار مهم ترین کاربرد های IGBT را برای شما بیان کنیم :

1. تجهیزات روشنایی کم توان با فرکانس کم تر از ۱۰۰ کیلوهرتز
2. منابع تغذیه بدون توقف با بار ثابت و یا تغییرات کم
3. اینورتر جوشکاری با جریان بالا و فرکانس کم تر از ۵۰ کیلوهرتز
4. محافظت در برابرجریان راه اندازی و اتصال کوتاه

اما کاربرد سیستم های IGBT بسیار بیشتر از موارد فوق می باشد. به طور مثال در فرکانس های بالا، ترانزیستورها دیگر خطی عمل نمی کنند و نویز مخابراطی شدیدی ایجاد می کنند و استفاده از IGBT ها بسیار توصیه می شود. در صنایع مرتبط با برق قدرت از این سیستم بسیار استفاده می شود همانند اینورتر ها، سنسورهای IFM و منابع تغذیه ای که سوییچینگ آن ها به صورت جامد است. علاوه بر این از IGBT ها برای هدایت جریان القایی بهتر نیز استفاده می شود در واقع علت استفاده از این سیستم بر روی موتورهایی که سیم پیچ دارند، موتورهای الکترومغناطیسی و موتورهای دینامیکی، هدایت بهتر جریان است . با توجه به اینکه گفتیم یکی از مزایای IGBT سوئیچینگ سریع می باشد می توان در آمپی فایر های سیستم های صوتی نیز از آن استفاده کرد و حتی زمانی که سیستم BJT در دستگاه به خوبی کار نمی کند می توان این سیستم را جایگزین کرد.