ترانزستور ثنائي القطب ذو بوابة معزولة

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 12 صور
الموسوعة الحرة
ترانزستور ثنائي القطب ذو بوابة معزولة
وحدة IGBT (IGBTs وثنائيات حرة الحركة) بتيار مقنن يبلغ 1200 أمبير وجهد أقصى يبلغ 3300 فولت
مبدأ العملأشباه الموصلات
اخترع1959
الرمز الالكتروني

رمز مخطط IGBT

الترانزستور ثنائي القطب ذو البوابة المعزولة ( IGBT ) هو جهاز أشباه موصلات للطاقة بثلاثة أطراف يشكل في المقام الأول مفتاحًا إلكترونيًا. تم تطويره للجمع بين الكفاءة العالية والتبديل السريع. يتكون من أربع طبقات متناوبة (NPNP) [1] [2] [3] [4] [5] يتم التحكم فيها بواسطة بنية بوابة معدنية أكسيد أشباه الموصلات (MOS) .

على الرغم من أن بنية IGBT تشبه طوبولوجيًا الثايرستور ذو بوابة "MOS" ( ثايرستور بوابة MOS )، إلا أن عمل الثايرستور مكبوت تمامًا، ولا يُسمح إلا بعمل الترانزستور في نطاق تشغيل الجهاز بالكامل. يتم استخدامه في تبديل إمدادات الطاقة في التطبيقات عالية الطاقة: محركات التردد المتغير (VFDs) للتحكم في المحركات في السيارات الكهربائية والقطارات والثلاجات ذات السرعة المتغيرة ومكيفات الهواء، بالإضافة إلى صابورة المصابيح وآلات اللحام بالقوس والمحولات الكهروضوئية والهجينة وأنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) ومواقد الحث .

نظرًا لأنه مصمم للتشغيل والإيقاف السريع، يمكن لـ IGBT توليف أشكال موجية معقدة باستخدام تعديل عرض النبضة ومرشحات التردد المنخفض ، وبالتالي يتم استخدامه أيضًا في مكبرات الصوت التبديلية في أنظمة الصوت وأنظمة التحكم الصناعية . في تطبيقات التبديل، تتميز الأجهزة الحديثة بمعدلات تكرار النبضات في ترددات النطاق فوق الصوتي، والتي تكون أعلى بعشر مرات على الأقل من ترددات الصوت التي يتعامل معها الجهاز عند استخدامه كمكبر صوت تناظري. اعتبارًا من عام 2010 ، كان IGBT ثاني أكثر ترانزستورات الطاقة استخدامًا، بعد MOSFET الطاقة . [ بحاجة لمصدر ]

جدول مقارنة IGBT [6]
خصائص الجهاز قوة BJT MOSFET الطاقة اي جي بي تي
تصنيف الجهد عالية <1 كيلو فولت عالية <1 كيلو فولت عالية جدًا >1 كيلو فولت
التقييم الحالي عالية <500 أمبير منخفض <200 أمبير عالية >500 أمبير
محرك الإدخال النسبة الحالية
h FE ~ 20–200 		الجهد الكهربي
V GS ~ 3–10 فولت 		الجهد الكهربي
V GE ~ 4–8 فولت
معاوقة الإدخال قليل عالي عالي
معاوقة الخرج قليل واسطة قليل
سرعة التبديل بطيء (ميكروثانية) سريع (ns) واسطة
يكلف قليل واسطة عالي

هيكل الجهاز

مقطع عرضي لـ IGBT نموذجي يوضح الاتصال الداخلي بين MOSFET والجهاز ثنائي القطب

يتم إنشاء خلية IGBT بشكل مشابه لترانزستور MOSFET ذي البنية الرأسية n-channel ، باستثناء استبدال استنزاف n+ بطبقة مجمع p+، وبالتالي تكوين ترانزستور ثنائي القطب PNP عمودي . تخلق منطقة p+ الإضافية هذه اتصالاً متتاليًا لترانزستور ثنائي القطب PNP مع MOSFET السطحي n-channel . يتكون الهيكل بالكامل من ترانزستور NPNP رباعي الطبقات. [1] [2] [3] [4] [5]

الفرق بين الثايرستور و IGBT

الفرق بين الثايرستور و IGBT [7]
وجه الثايرستور اي جي بي تي
تعريف جهاز أشباه الموصلات ذو أربع طبقات مع بنية PNPN ترانزستور ثنائي القطب معزول البوابة يجمع بين ميزات الترانزستورات ثنائية القطب و MOSFETs
محطات طرفية الأنود، الكاثود، البوابة باعث، مجمع، بوابة
الطبقات أربع طبقات ثلاث طبقات
تقاطع هيكل PNPN بنية NPN(P)
طرق التشغيل حجب عكسي، حجب أمامي، توصيل أمامي على الحالة، خارج الحالة
هيكل التصميم الترانزستورات المقترنة (PNP و NPN) ميزات ثنائية القطب و MOSFET المدمجة
مصدر الناقل مصدران للناقلات مصدر واحد للناقلين
جهد التشغيل غير متاح مطلوب جهد بوابة منخفض
إيقاف الخسارة أعلى أدنى
كثافة البلازما أعلى أدنى
نطاق التردد التشغيلي مناسب لتردد الخط، عادةً أقل مناسب للترددات العالية، وعادةً ما تكون أعلى
متطلبات حجم القالب والتوازي حجم قالب أكبر، يمكن تصنيعه كأجهزة متجانسة يصل قطرها إلى 6 بوصات (15 سم) حجم القالب أصغر، وغالبًا ما يكون متوازيًا في العبوة
مدى القدرة مناسبة للتطبيقات ذات الطاقة العالية مناسب للتطبيقات ذات القدرة المتوسطة
متطلبات التحكم يتطلب تيار البوابة يتطلب جهد بوابة مستمر
قيمة مقابل المال فعالة من حيث التكلفة تكلفة أعلى نسبيا
طريقة التحكم إطلاق النبض التحكم في جهد البوابة
سرعة التبديل أبطأ أسرع
القدرة على التحويل الحالية عالي معتدل
التحكم في التيار محرك التيار العالي محرك التيار المنخفض
قدرة الجهد التعامل مع الجهد العالي التعامل مع الجهد المنخفض
فقدان الطاقة تبديد الطاقة العالية انخفاض تبديد الطاقة
طلب الجهد العالي والمتانة التبديل عالي السرعة والكفاءة

تاريخ

رسم تخطيطي للترانزستور NPNP الذي صنعه فروش وديريك في مختبرات بيل، عام 1957 [8]

تم اختراع الترانزستور ثنائي القطب ذو نقطة الاتصال في ديسمبر 1947 [9] في مختبرات بيل للهاتف بواسطة جون باردين ووالتر براتين تحت إشراف ويليام شوكلي . النسخة ذات الوصلة المعروفة باسم ترانزستور الوصلة ثنائي القطب (BJT)، اخترعها شوكلي في عام 1948. [10] في وقت لاحق، اقترح ويليام شوكلي الثايرستور المماثل في عام 1950 وتم تطويره في عام 1956 بواسطة مهندسي الطاقة في شركة جنرال إلكتريك (GE). كما تم اختراع ترانزستور التأثير الميداني المعدني أكسيد أشباه الموصلات (MOSFET) في مختبرات بيل. [8] [11] [12] في عام 1957، نشر فروش وديريك عملهما في بناء أول ترانزستورات من ثاني أكسيد السيليكون، بما في ذلك ترانزستور NPNP، وهو نفس هيكل IGBT. [13] تم اقتراح طريقة تشغيل IGBT الأساسية، حيث يتم تشغيل الترانزستور pnp بواسطة MOSFET، لأول مرة بواسطة K. Yamagami و Y. Akagiri من شركة Mitsubishi Electric في براءة الاختراع اليابانية S47-21739، والتي تم تقديمها في عام 1968. [14]

الخصائص الثابتة لـ IGBT

في عام 1978، حصل كل من جيه دي بلامر وب. شارف على براءة اختراع لجهاز ترانزستور NPNP يجمع بين قدرات MOS والثنائي القطب للتحكم في الطاقة والتبديل. [15] [16] تميز تطوير الترانزستور IGBT بالجهود المبذولة لقمع تشغيل الثايرستور أو القفل تمامًا في الجهاز ذي الطبقات الأربع لأن القفل تسبب في فشل الجهاز المميت. وبالتالي، تم إنشاء الترانزستورات IGBT عندما تم تحقيق القمع الكامل لقفل الثايرستور الطفيلي. في وقت لاحق، طور هانز دبليو بيك وكارل إف ويتلي جهازًا مشابهًا يدعي عدم القفل. لقد حصلوا على براءة اختراع للجهاز في عام 1980، مشيرين إليه باسم "MOSFET الطاقة مع منطقة الأنود" حيث "لا يحدث أي عمل للثايرستور تحت أي ظروف تشغيل للجهاز". [17] [18]

اخترع أ. ناكاجاوا وآخرون مفهوم تصميم الجهاز لـ IGBT غير القابل للربط في عام 1984. [19] [20] يتميز الاختراع بتصميم الجهاز الذي يضبط تيار تشبع الجهاز أقل من تيار الربط، مما يؤدي إلى تشغيل الثايرستور الطفيلي. حقق هذا الاختراع قمعًا كاملاً لعمل الثايرستور الطفيلي، لأول مرة، لأن تيار المجمع الأقصى كان محدودًا بتيار التشبع ولم يتجاوز أبدًا تيار الربط.

في المرحلة المبكرة من تطوير IGBT، حاول جميع الباحثين زيادة تيار الالتقاط نفسه من أجل قمع الالتقاط للثايرستور الطفيلي. ومع ذلك، فشلت كل هذه الجهود لأن IGBT يمكنه توصيل تيار هائل. أصبح قمع الالتقاط ناجحًا ممكنًا من خلال الحد من أقصى تيار جامع، والذي يمكن لـ IGBT توصيله، أسفل تيار الالتقاط عن طريق التحكم في/تقليل تيار التشبع في MOSFET المتأصل. كان هذا هو مفهوم IGBT غير الالتقاط. أصبح "جهاز Becke" ممكنًا من خلال IGBT غير الالتقاط.

يتميز IGBT بقدرته على التعامل مع جهد عالي وتيار كبير في نفس الوقت، حيث وصل حاصل الجهد وكثافة التيار التي يمكن لـ IGBT التعامل معها إلى أكثر من 5 × 105  وات/سم 2 ، [21] [22] والتي تجاوزت القيمة بكثير، 2 × 105  وات/سم 2 ، لأجهزة الطاقة الموجودة مثل الترانزستورات ثنائية القطب وترانزستورات MOSFET للطاقة. وهذا نتيجة لمنطقة التشغيل الآمنة الكبيرة لـ IGBT. يعد IGBT أقوى جهاز طاقة تم تطويره حتى الآن، مما يوفر سهولة الاستخدام وبالتالي يحل محل الترانزستورات ثنائية القطب وحتى الثايرستورات ذات إيقاف البوابة (GTOs). ظهرت هذه الميزة الممتازة لـ IGBT فجأة عندما تم إنشاء IGBT غير القابل للقفل في عام 1984 من خلال حل مشكلة ما يسمى "القفل"، وهو السبب الرئيسي لتدمير الجهاز أو فشله. قبل ذلك، كانت الأجهزة المطورة ضعيفة للغاية وكان من السهل تدميرها عن طريق "القفل".

الأجهزة العملية

تم الإبلاغ لأول مرة عن الأجهزة العملية القادرة على العمل على مدى نطاق تيار ممتد بواسطة B. Jayant Baliga وآخرون في عام 1982. [23] تم الإبلاغ عن أول عرض تجريبي لجهاز IGBT عمودي منفصل عملي بواسطة Baliga في اجتماع الأجهزة الإلكترونية الدولية IEEE (IEDM) في ذلك العام. [24] [23] قامت شركة جنرال إلكتريك بتسويق جهاز IGBT الخاص بـ Baliga في نفس العام. [25] تم إدخال Baliga إلى قاعة المشاهير الوطنية للمخترعين لاختراعه IGBT. [26]

كما قدم جيه بي راسل وآخرون ورقة مماثلة إلى IEEE Electron Device Letter في عام 1982. [27] اعتبر مجتمع إلكترونيات الطاقة في البداية أن تطبيقات الجهاز مقيدة بشدة بسبب سرعة التبديل البطيئة وربط هيكل الثايرستور الطفيلي المتأصل في الجهاز. ومع ذلك، فقد أثبت باليجا وأيضًا إيه إم جودمان وآخرون في عام 1983 أنه يمكن تعديل سرعة التبديل على نطاق واسع باستخدام إشعاع الإلكترون . [28] [29] تبع ذلك عرض توضيحي لتشغيل الجهاز في درجات حرارة مرتفعة بواسطة باليجا في عام 1985. [30] سمحت الجهود الناجحة لقمع ربط الثايرستور الطفيلي وتوسيع تصنيف الجهد للأجهزة في شركة جنرال إلكتريك بتقديم أجهزة تجارية في عام 1983، [31] والتي يمكن استخدامها لمجموعة واسعة من التطبيقات. تم الإبلاغ عن الخصائص الكهربائية لجهاز GE، IGT D94FQ/FR4، بالتفصيل بواسطة Marvin W. Smith في وقائع PCI أبريل 1984. [32] أظهر سميث في الشكل 12 من الإجراءات أن إيقاف التشغيل فوق 10 أمبير لمقاومة البوابة 5 كيلو أوم وفوق 5 أمبير لمقاومة البوابة 1 كيلو أوم كان محدودًا بمنطقة التشغيل الآمنة للتبديل على الرغم من أن IGT D94FQ/FR4 كان قادرًا على توصيل 40 أمبير من تيار المجمع. ذكر سميث أيضًا أن منطقة التشغيل الآمنة للتبديل كانت محدودة بقفل الثايرستور الطفيلي.

تم تحقيق القمع الكامل لعمل الثايرستور الطفيلي والتشغيل الناتج عن عدم قفل IGBT لنطاق تشغيل الجهاز بالكامل بواسطة A. Nakagawa et al. في عام 1984. [19] تم تقديم مفهوم التصميم بدون قفل للحصول على براءة اختراع أمريكية. [33] لاختبار عدم وجود قفل، تم توصيل النماذج الأولية لـ IGBTs 1200 فولت مباشرة دون أي أحمال عبر مصدر جهد ثابت 600 فولت وتم تشغيلها لمدة 25 ميكروثانية. تم إسقاط 600 فولت بالكامل عبر الجهاز، وتدفق تيار ماس كهربائي كبير. صمدت الأجهزة بنجاح في هذه الحالة الشديدة. كان هذا أول عرض لما يسمى "قدرة تحمل ماس كهربائي" في IGBTs. تم ضمان تشغيل IGBT بدون قفل، لأول مرة، لنطاق تشغيل الجهاز بالكامل. [22] بهذا المعنى، تم تنفيذ IGBT غير القابل للربط الذي اقترحه هانز دبليو بيك وكارل إف ويتلي بواسطة أ. ناكاجاوا وآخرون في عام 1984. تم تسويق منتجات IGBT غير القابلة للربط لأول مرة بواسطة شركة توشيبا في عام 1985. كان هذا بمثابة الميلاد الحقيقي لـ IGBT الحالي.

بمجرد تحقيق القدرة على عدم الالتصاق في الترانزستورات ثنائية القطب، وجد أن الترانزستورات ثنائية القطب أظهرت متانة كبيرة ومساحة تشغيل آمنة كبيرة جدًا . وقد ثبت أن حاصل ضرب كثافة تيار التشغيل وجهد المجمع تجاوز الحد النظري للترانزستورات ثنائية القطب، 2 × 105  واط/سم 2 ووصلت إلى 5 × 105  وات/سم 2 . [21] [22]

تتكون المادة العازلة عادةً من بوليمرات صلبة، والتي تعاني من مشاكل التدهور. هناك تطورات تستخدم هلام الأيونات لتحسين التصنيع وتقليل الجهد المطلوب. [34]

كانت أجهزة IGBT من الجيل الأول في الثمانينيات وأوائل التسعينيات عرضة للفشل من خلال تأثيرات مثل القفل (حيث لن يتم إيقاف تشغيل الجهاز طالما يتدفق التيار) والانهيار الثانوي (حيث تدخل نقطة ساخنة موضعية في الجهاز في حالة هروب حراري وتحرق الجهاز عند تيارات عالية). تم تحسين أجهزة الجيل الثاني كثيرًا. إن أجهزة IGBT الحالية من الجيل الثالث أفضل حتى، حيث تنافس السرعة ترانزستورات MOSFET ذات الطاقة والمتانة الممتازة والتسامح مع الأحمال الزائدة. [21] كما أن تصنيفات النبضات العالية للغاية لأجهزة الجيل الثاني والثالث تجعلها مفيدة أيضًا لتوليد نبضات طاقة كبيرة في مجالات تشمل فيزياء الجسيمات والبلازما ، حيث بدأت تحل محل الأجهزة القديمة مثل الثايرترونات وفجوات الشرارة المحفزة . كما أن تصنيفات النبضات العالية والأسعار المنخفضة في سوق الفائض تجعلها جذابة أيضًا لهواة الجهد العالي للتحكم في كميات كبيرة من الطاقة لتشغيل أجهزة مثل ملفات تسلا ذات الحالة الصلبة ومسدسات الملفات .


التطبيقات

اعتبارًا من عام 2010 ، أصبح IGBT هو ثاني أكثر ترانزستورات الطاقة استخدامًا ، بعد MOSFET الطاقة. يمثل IGBT 27٪ من سوق ترانزستورات الطاقة، ويأتي في المرتبة الثانية بعد MOSFET الطاقة (53٪)، ويتقدم على مكبر التردد اللاسلكي (11٪) والترانزستور ثنائي القطب (9٪). [35] يستخدم IGBT على نطاق واسع في الإلكترونيات الاستهلاكية والتكنولوجيا الصناعية وقطاع الطاقة والأجهزة الإلكترونية الفضائية والنقل .

المزايا

يجمع IGBT بين خصائص بوابة الدفع البسيطة لترانزستورات MOSFET عالية القدرة وقدرة الترانزستورات ثنائية القطب على تحمل التيار العالي والجهد المنخفض التشبع . يجمع IGBT بين FET معزول البوابة لإدخال التحكم وترانزستور طاقة ثنائي القطب كمفتاح في جهاز واحد. يستخدم IGBT في التطبيقات متوسطة إلى عالية الطاقة مثل إمدادات الطاقة في الوضع المبدل والتحكم في محرك الجر والتسخين الحثي . تتكون وحدات IGBT الكبيرة عادةً من العديد من الأجهزة بالتوازي ويمكن أن تتمتع بقدرات عالية جدًا على التعامل مع التيار في حدود مئات الأمبير مع جهد حجب يبلغ 6500 فولت . يمكن لهذه الترانزستورات التحكم في أحمال تصل إلى مئات الكيلووات .

مقارنة مع MOSFETs الطاقة

يتميز IGBT بانخفاض جهد أمامي أقل بشكل ملحوظ مقارنة بـ MOSFET التقليدي في الأجهزة ذات الجهد الأعلى، على الرغم من أن MOSFETS تظهر جهدًا أماميًا أقل بكثير عند كثافات تيار أقل بسبب غياب الصمام الثنائي Vf في خرج BJT الخاص بـ IGBT. مع زيادة تصنيف جهد الحجب لكل من أجهزة MOSFET و IGBT، يجب أن يزداد عمق منطقة الانجراف n ويجب أن تقل الشوائب، مما يؤدي إلى انخفاض في العلاقة التربيعية تقريبًا في التوصيل الأمامي مقابل قدرة جهد الحجب للجهاز. من خلال حقن حاملات الأقلية (الثقوب) من منطقة المجمع p + في منطقة الانجراف n أثناء التوصيل الأمامي، يتم تقليل مقاومة منطقة الانجراف n بشكل كبير. ومع ذلك، فإن هذا الانخفاض الناتج في جهد الحجب يأتي مع العديد من العقوبات:

  • تمنع وصلة PN الإضافية تدفق التيار العكسي. وهذا يعني أنه على عكس MOSFET، لا يمكن لـ IGBTs التوصيل في الاتجاه المعاكس. في دوائر الجسر، حيث تكون هناك حاجة إلى تدفق التيار العكسي، يتم وضع صمام ثنائي إضافي (يسمى الصمام الثنائي الحر ) في وضع مضاد للتوازي مع IGBT لتوصيل التيار في الاتجاه المعاكس. العقوبة ليست شديدة للغاية لأنه عند الفولتات الأعلى، حيث يهيمن استخدام IGBT، تتمتع الثنائيات المنفصلة بأداء أعلى بكثير من الصمام الثنائي للجسم في MOSFET.
  • عادة ما يكون تصنيف التحيز العكسي لمنطقة الانجراف N إلى الصمام الثنائي P+ للمجمع عشرات الفولتات فقط، لذلك إذا طبق تطبيق الدائرة جهدًا عكسيًا على IGBT، فيجب استخدام الصمام الثنائي التسلسلي الإضافي.
  • تستغرق الموجات الحاملة الأقلية التي يتم حقنها في منطقة الانجراف N وقتًا للدخول والخروج أو إعادة التجميع عند التشغيل والإيقاف. ويؤدي هذا إلى أوقات تحويل أطول، وبالتالي خسارة تحويل أعلى  [de] مقارنة بترانزستور MOSFET عالي القدرة.
  • يتصرف انخفاض الجهد الأمامي في حالة التشغيل في IGBTs بشكل مختلف تمامًا عن MOSFETS للطاقة. يمكن نمذجة انخفاض جهد MOSFET كمقاومة، مع انخفاض الجهد متناسبًا مع التيار. على النقيض من ذلك، فإن IGBT لديه انخفاض جهد يشبه الصمام الثنائي (عادةً ما يكون في حدود 2 فولت) يزداد فقط مع لوغاريتم التيار . بالإضافة إلى ذلك، تكون مقاومة MOSFET أقل عادةً لجهد الحجب الأصغر، لذا فإن الاختيار بين IGBTs وMOSFETS للطاقة سيعتمد على كل من جهد الحجب والتيار المتضمنين في تطبيق معين.

بشكل عام، فإن الجهد العالي والتيار العالي والترددات المنخفضة هي من اختصاص IGBT بينما الجهد المنخفض والتيار المتوسط ​​وترددات التبديل العالية هي من اختصاص MOSFET.

النمذجة

يمكن تطوير الدوائر ذات IGBT ونمذجتها باستخدام برامج كمبيوتر مختلفة لمحاكاة الدوائر مثل SPICE و Saber وبرامج أخرى. لمحاكاة دائرة IGBT، يجب أن يكون للجهاز (والأجهزة الأخرى في الدائرة) نموذج يتنبأ أو يحاكي استجابة الجهاز لمختلف الفولتات والتيارات على أطرافها الكهربائية. للحصول على محاكاة أكثر دقة، يمكن تضمين تأثير درجة الحرارة على أجزاء مختلفة من IGBT مع المحاكاة. تتوفر طريقتان شائعتان للنمذجة: نموذج قائم على فيزياء الجهاز أو الدوائر المكافئة أو النماذج الكلية. يحاكي SPICE IGBT باستخدام نموذج كلية يجمع بين مجموعة من المكونات مثل FETs و BJTs في تكوين دارلينجتون . [ بحاجة لمصدر ] نموذج بديل قائم على الفيزياء هو نموذج هيفنر، قدمه ألين هيفنر من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . نموذج هيفنر معقد إلى حد ما ولكنه أظهر نتائج جيدة. تم وصف نموذج هيفنر في ورقة بحثية عام 1988 وتم توسيعه لاحقًا ليشمل نموذجًا حراريًا كهربائيًا يتضمن استجابة IGBT للتسخين الداخلي. تمت إضافة هذا النموذج إلى إصدار من برنامج محاكاة Saber . [36]

آليات فشل IGBT

تشمل آليات فشل IGBT الإجهاد الزائد (O) والتآكل (wo) بشكل منفصل.

تشمل حالات فشل التآكل بشكل أساسي عدم استقرار درجة حرارة التحيز (BTI)، وحقن الناقل الساخن (HCI)، والانهيار العازل المعتمد على الوقت (TDDB)، والهجرة الكهربائية (ECM)، وإجهاد اللحام، وإعادة بناء المواد، والتآكل. تشمل حالات فشل الإجهاد الزائد بشكل أساسي التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، والالتصاق، والانهيار الجليدي، والانهيار الثانوي، ورفع رابط الأسلاك والاحتراق. [37]

وحدات IGBT

  • وحدة IGBT (IGBTs وثنائيات حرة الحركة) بتيار مقنن يبلغ 1200 أمبير وجهد أقصى يبلغ 3300 فولت
    وحدة IGBT (ثنائيات IGBT وثنائيات حرة الحركة ) بتيار اسمي 1200 أمبير وجهد أقصى 3300 فولت
  • وحدة IGBT مفتوحة مع أربعة IGBTs (نصف جسر H) مصنفة لـ 400 أمبير 600 فولت
    وحدة IGBT مفتوحة بأربعة IGBT (نصف جسر H ) مصنفة لـ 400 أمبير 600 فولت
  • وحدة IGBT من Infineon مصنفة لـ 450 أمبير 1200 فولت
    وحدة IGBT من Infineon مصنفة لـ 450 أمبير 1200 فولت
  • وحدة IGBT صغيرة، تصل قدرتها إلى 30 أمبير، حتى 900 فولت
    وحدة IGBT صغيرة، تصل قدرتها إلى 30 أمبير ، حتى 900 فولت
  • تفاصيل الجزء الداخلي من وحدة IGBT CM600DU-24NFH من شركة Mitsubishi Electric المقدرة بـ 600 أمبير 1200 فولت، والتي توضح قوالب IGBT والثنائيات الحرة
    تفاصيل الجزء الداخلي من وحدة IGBT من طراز CM600DU-24NFH من شركة Mitsubishi Electric والمقدرة بـ 600 أمبير 1200 فولت ، والتي توضح قوالب IGBT والثنائيات الحرة

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ أ https://www.onsemi.com/pub/Colliterary/HBD871-D.PDF [ عنوان URL العاري PDF ]
  2. ^ ab Gc, Mahato; Niranjan; Abu, Waquar Aarif (2018-04-24). "تحليل تطورات IGBT". المجلة الدولية لبحوث الهندسة والتكنولوجيا . 4 (2). doi :10.17577/IJERTCONV4IS02018 (غير نشط 1 نوفمبر 2024). ISSN  2278-0181.{{cite journal}}:CS1 maint: DOI غير نشط اعتبارًا من نوفمبر 2024 ( الرابط )
  3. ^ ab "ترانزستور ثنائي القطب ذو بوابة معزولة (IGBT) | JEDEC". www.jedec.org . تم الاسترجاع في 2024-08-20 .
  4. ^ ab "بنية IGBT | حول IGBTs | TechWeb". techweb.rohm.com . تم الاسترجاع في 2024-08-20 .
  5. ^ ab Shao, Lingfeng; Hu, Yi; Xu, Guoqing (2020). "طريقة الكشف عالية الدقة عبر الإنترنت لدرجة حرارة تقاطع IGBT بناءً على خوارزمية الانحدار التدريجي". IEEE Access . 8 : 186172–186180. Bibcode :2020IEEEA...8r6172S. doi : 10.1109/ACCESS.2020.3028904 . ISSN  2169-3536.
  6. ^ دروس الكترونية اساسية.
  7. ^ الفرق بين IGBT والثايرستور.
  8. ^ ab Frosch, CJ; Derick, L (1957). "حماية السطح والإخفاء الانتقائي أثناء الانتشار في السيليكون". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.
  9. ^ "1947: اختراع الترانزستور النقطي التلامسي". متحف تاريخ الكمبيوتر . تم الاسترجاع في 10 أغسطس 2016 .
  10. ^ "1948: تصور الترانزستور الوصلي". متحف تاريخ الكمبيوتر . تم الاسترجاع في 10 أغسطس 2016 .
  11. ^ KAHNG, D. (1961). "Silicon-Silicon Dioxide Surface Device". المذكرة الفنية لمختبرات بيل : 583–596. doi :10.1142/9789814503464_0076. ISBN 978-981-02-0209-5.
  12. ^ Lojek, Bo (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . برلين، هايدلبرغ: Springer-Verlag Berlin Heidelberg. ص. 321. ISBN 978-3-540-34258-8.
  13. ^ Frosch, CJ; Derick, L (1957). "حماية السطح والإخفاء الانتقائي أثناء الانتشار في السيليكون". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.
  14. ^ ماجومدار، جوراب؛ تاكاتا، إيكونوري (2018). أجهزة الطاقة لتحويل الطاقة بكفاءة. مطبعة سي آر سي . ص 144، 284، 318. رقم ISBN 9781351262316.
  15. ^ Scharf, B.; Plummer, J. (1978). "جهاز ترياك يتم التحكم فيه بواسطة MOS". مؤتمر IEEE الدولي للدوائر ذات الحالة الصلبة لعام 1978. ملخص الأوراق الفنية . ص 222-223. doi :10.1109/ISSCC.1978.1155837. S2CID  11665546.
  16. ^ USRE33209E، Plummer، James D.، "جهاز تبديل أشباه الموصلات الأحادي"، صدر في 1990-05-01 
  17. ^ براءة اختراع الولايات المتحدة رقم 4,364,073، MOSFET الطاقة مع منطقة الأنود، صدرت في 14 ديسمبر 1982 إلى هانز دبليو بيك وكارل إف ويتلي.
  18. ^ "C. Frank Wheatley, Jr., BSEE". قاعة مشاهير الابتكار في كلية أ. جيمس كلارك للهندسة .
  19. ^ ab Nakagawa, A.; Ohashi, H.; Kurata, M.; Yamaguchi, H.; Watanabe, K. (1984). "MOSFET ثنائي القطب 1200 فولت 75 أمبير بدون قفل مع ASO كبير". 1984 International Electronic Devices Meeting . ص 860–861. doi :10.1109/IEDM.1984.190866. S2CID  12136665.
  20. ^ أ. ناكاجاوا، هـ. أوهاشي، ي. ياماجوتشي، ك. واتانابي وتي. ثوكاكوشي، "ترانزستور MOSFET المعدل بالموصلية" براءة اختراع أمريكية رقم 6025622 (15 فبراير 2000)، رقم 5086323 (4 فبراير 1992) ورقم 4672407 (9 يونيو 1987).
  21. ^ abc Nakagawa, A.; Yamaguchi, Y.; Watanabe, K.; Ohashi, H. (1987). "Safe Operating Area for 1200-V nonlatchup bipolar-mode MOSFET's". IEEE Transactions on Electron Devices . 34 (2): 351–355. Bibcode :1987ITED...34..351N. doi :10.1109/T-ED.1987.22929. S2CID  25472355.
  22. ^ abc Nakagawa, A.; Yamaguchi, Y.; Watanabe, K.; Ohashi, H.; Kurata, M. (1985). "دراسة تجريبية ورقمية لخصائص MOSFET ثنائية القطب غير القابلة للربط". 1985 International Electronic Devices Meeting . pp. 150–153. doi :10.1109/IEDM.1985.190916. S2CID  24346402.
  23. ^ ab Baliga, BJ; Adler, MS; Gray, PV; Love, RP; Zommer, N. (1982). "مقوم البوابة المعزول (IGR): جهاز جديد لتبديل الطاقة". اجتماع الأجهزة الإلكترونية الدولي لعام 1982. ص 264-267. doi :10.1109/IEDM.1982.190269. S2CID  40672805.
  24. ^ Shenai, K. (2015). "اختراع وإثبات IGBT [نظرة إلى الوراء]". مجلة IEEE Power Electronics . 2 (2): 12–16. doi :10.1109/MPEL.2015.2421751. ISSN  2329-9207. S2CID  37855728.
  25. ^ Baliga, B. Jayant (2015). The IGBT Device: Physics, Design and Applications of the Insulated Gate Bipolar Transistor. William Andrew . ص. xxviii، 5-12. ISBN 9781455731534.
  26. ^ "عضو NIHF بانتفال جايانت باليجا اخترع تقنية IGBT". قاعة المشاهير الوطنية للمخترعين . تم الاسترجاع في 17 أغسطس 2019 .
  27. ^ Russell, JP; Goodman, AM; Goodman, LA; Neilson, JM (1983). "COMFET—جهاز جديد عالي التوصيلية ببوابة MOS". رسائل أجهزة IEEE الإلكترونية . 4 (3): 63–65. رمز Bibcode :1983IEDL....4...63R. doi :10.1109/EDL.1983.25649. S2CID  37850113.
  28. ^ Baliga, BJ (1983). "ترانزستورات البوابة المعزولة سريعة التبديل". رسائل أجهزة IEEE الإلكترونية . 4 (12): 452–454. رمز Bibcode :1983IEDL....4..452B. doi :10.1109/EDL.1983.25799. S2CID  40454892.
  29. ^ Goodman, AM; Russell, JP; Goodman, LA; Nuese, CJ; Neilson, JM (1983). "تحسين COMFETs بسرعة تحويل سريعة وقدرة عالية على التيار". 1983 International Electronic Devices Meeting . pp. 79–82. doi :10.1109/IEDM.1983.190445. S2CID  2210870.
  30. ^ باليجا، ب. جايانت (1985). "السلوك الحراري لخصائص الترانزستور البوابة المعزولة". إلكترونيات الحالة الصلبة . 28 (3): 289-297. رمز Bibcode : 1985SSEle..28..289B. doi : 10.1016/0038-1101(85)90009-7.
  31. ^ جائزة منتج العام: "ترانزستور البوابة المعزولة"، شركة جنرال إلكتريك، المنتجات الإلكترونية، 1983.
  32. ^ مارفن دبليو سميث، "تطبيقات الترانزستورات ذات البوابة المعزولة"، وقائع مؤتمر PCI لشهر أبريل 1984، ص 121-131، 1984.
  33. ^ أ. ناكاجاوا، هـ. أوهاشي، ي. ياماجوتشي، ك. واتانابي وتي. ثوكاكوشي، "ترانزستور MOSFET المعدل بالموصلية"، براءة اختراع أمريكية رقم 6025622 (15 فبراير 2000)، رقم 5086323 (4 فبراير 1992) ورقم 4672407 (9 يونيو 1987).
  34. ^ "الهلام الأيوني كعازل للبوابة في الترانزستورات ذات التأثير الميداني". مؤرشف من الأصل في 14 نوفمبر 2011.
  35. ^ "سوق الترانزستورات الكهربائية ستتجاوز 13 مليار دولار في عام 2011". IC Insights . 21 يونيو 2011. تم الاسترجاع في 15 أكتوبر 2019 .
  36. ^ Hefner, AR; Diebolt, DM (سبتمبر 1994). "نموذج IGBT تم التحقق منه تجريبيًا وتم تنفيذه في محاكي الدائرة Saber". معاملات IEEE في إلكترونيات الطاقة . 9 (5): 532–542. رمز Bibcode :1994ITPE....9..532H. doi :10.1109/63.321038. S2CID  53487037.
  37. ^ Patil, N.; Celaya, J.; Das, D.; Goebel, K.; Pecht, M. (يونيو 2009). "تحديد معلمات السلف لتوقعات الترانزستور ثنائي القطب ذي البوابة المعزولة (IGBT). معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات بشأن الموثوقية . 58 (2): 271–276. doi :10.1109/TR.2009.2020134. S2CID  206772637.

قراءة إضافية

  • وينتريش، أرندت؛ نيكولاي، أولريش؛ تورسكي، فيرنر؛ رايمان، توبياس (2015). سيمكرون (محرر). دليل تطبيق أشباه الموصلات الكهربائية (نسخة PDF) (الطبعة الثانية المنقحة). ألمانيا: دار نشر ISLE. رقم ISBN 978-3-938843-83-3. تم الاسترجاع بتاريخ 2019-02-17 .
تحتوي ويكيميديا ​​كومنز على الوسائط المتعلقة بـ IGBT .
  • معلومات عن فيزياء الأجهزة من جامعة جلاسكو
  • نموذج Spice لـ IGBT
  • حساب سائق IGBT
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=ترانزستور ثنائي القطب ذو بوابة معزولة&oldid=1254916197"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate