আইজিবিটি বনাম মোসফেট: উচ্চ বিদ্যুত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য সঠিক অর্ধপরিবাহী নির্বাচন করা

পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সের দ্রুত বিকশিত ক্ষেত্রে, সঠিক স্যুইচিং ডিভাইস নির্বাচন করা দক্ষতা, নির্ভরযোগ্যতা এবং কর্মক্ষমতা অর্জনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। উচ্চ-পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনগুলির ক্ষেত্রে দুটি প্রধান প্রতিযোগী ল্যান্ডস্কেপকে প্রাধান্য দেয়: দ্য ইনসুলেটেড গেট বাইপোলার ট্রানজিস্টর (আইজিবিটি) এবং ধাতব-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড-এফেক্ট ট্রানজিস্টর (এমওএসএফইটি)। যদিও উভয়ই বৈদ্যুতিক শক্তি স্যুইচিং এবং নিয়ন্ত্রণের উদ্দেশ্যে কাজ করে তবে তারা বেশ আলাদাভাবে কাজ করে এবং অ্যাপ্লিকেশনটির উপর নির্ভর করে অনন্য সুবিধা দেয়। তাদের নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তার জন্য সর্বাধিক উপযুক্ত উপাদানটি বেছে নেওয়ার সময় ইঞ্জিনিয়ার এবং সিস্টেম ডিজাইনারদের জন্য তাদের বৈশিষ্ট্যগুলি বোঝা অপরিহার্য।

আসুন কীভাবে আইজিবিটিএস এবং মোসফেটগুলি কাজ করে, তাদের সুবিধাগুলি এবং সীমাবদ্ধতাগুলি এবং কখন প্রতিটি উচ্চ-পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহার করতে হয় সে সম্পর্কে গভীর ডুব দেওয়া যাক।

মোসফেটস এবং আইজিবিটিএসের মৌলিক বিষয়গুলি

মোসফেটগুলি হ'ল ভোল্টেজ-নিয়ন্ত্রিত ডিভাইস যা গেটে ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয় তখন ড্রেন থেকে উত্সটিতে প্রবাহকে প্রবাহিত করতে দেয়। তারা ক্যারিয়ার ইনজেকশনের পরিবর্তে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মাধ্যমে কাজ করে, যা তাদের স্যুইচিংয়ে অত্যন্ত দ্রুত এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ক্রিয়াকলাপের জন্য উপযুক্ত করে তোলে। এমওএসএফইটিগুলির একটি সংজ্ঞায়িত বৈশিষ্ট্য হ'ল অন-স্টেটে থাকাকালীন তাদের নিম্ন গেটের বর্তমান প্রয়োজনীয়তা, উচ্চ ইনপুট প্রতিবন্ধকতা এবং লিনিয়ার প্রতিরোধের আচরণ। এটি তাদের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে জনপ্রিয় করে তোলে যেখানে গতি এবং নিয়ন্ত্রণের সরলতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

অন্যদিকে, আইজিবিটিএস হ'ল মোসফেট এবং বাইপোলার জংশন ট্রানজিস্টর (বিজেটি) প্রযুক্তির একটি সংকর। তারা নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি এমওএস গেট কাঠামো ব্যবহার করে তবে বাইপোলার পদ্ধতিতে কারেন্ট পরিচালনা করে। এই কাঠামো অনুমতি দেয় আইজিবিটিএস বিজেটিএসের উচ্চ কারেন্ট এবং ভোল্টেজ হ্যান্ডলিং ক্ষমতাগুলির সাথে এমওএসএফইটিগুলির সহজ ড্রাইভের বৈশিষ্ট্যগুলি একত্রিত করতে। ফলস্বরূপ, আইজিবিটিএস তুলনামূলকভাবে ছোট গেট স্রোতের সাথে প্রচুর পরিমাণে শক্তি স্যুইচ করতে পারে তবে তাদের স্যুইচিংয়ের গতি মোসফেটের তুলনায় ধীর।

ভোল্টেজ এবং বর্তমান হ্যান্ডলিং

ভোল্টেজ এবং বর্তমান রেটিংগুলি মোসফেট বা আইজিবিটি ব্যবহার করবেন কিনা তা সিদ্ধান্ত নেওয়ার ক্ষেত্রে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পরামিতিগুলির মধ্যে একটি। সাধারণভাবে বলতে গেলে, মোসফেটগুলি 250 থেকে 300 ভোল্টের নীচে ভোল্টেজ সহ অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আরও দক্ষ এবং ব্যবহারিক। তাদের অন-রাষ্ট্রীয় প্রতিরোধের (আরডিএস (ওএন)) এই পরিসরে কম থাকে, যা ন্যূনতম বাহন ক্ষতি এবং দক্ষ অপারেশন নিশ্চিত করে।

যাইহোক, ভোল্টেজ বাড়ার সাথে সাথে এমওএসএফইটিগুলির অন-প্রতিরোধ ক্ষমতাও উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়, যার ফলে উচ্চ শক্তি অপচয় হয়। এখানেই আইজিবিটিস জ্বলজ্বল করে। আইজিবিটিএস উচ্চ ভোল্টেজগুলি পরিচালনা করে - সাধারণত 400 ভোল্ট থেকে 1200 ভোল্ট পর্যন্ত - মোসফেটের চেয়ে অনেক ভাল। প্রতিরোধী বাহনের পরিবর্তে, তারা অন-স্টেটে একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজ ড্রপ (সাধারণত প্রায় 1.5 থেকে 2.5 ভোল্ট) প্রদর্শন করে, যা তাদের উচ্চ-ভোল্টেজের পরিস্থিতিতে আরও অনুমানযোগ্য এবং দক্ষ করে তোলে।

সুতরাং, নিম্ন ভোল্টেজ সিস্টেমগুলির সাথে কাজ করার সময় যা দ্রুত প্রতিক্রিয়া এবং কম ক্ষতির দাবি করে, মোসফেটগুলি হ'ল পছন্দ। মাঝারি থেকে উচ্চ-ভোল্টেজ সিস্টেমগুলির জন্য, বিশেষত যথেষ্ট পরিমাণে বর্তমান প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, আইজিবিটিগুলি আরও ভাল দক্ষতা এবং কর্মক্ষমতা সরবরাহ করে।

গতি বিবেচনা স্যুইচিং

স্যুইচিং গতির ক্ষেত্রে মোসফেটগুলির একটি প্রান্ত রয়েছে। তারা 100 কেএইচজেডের উপরে ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে পরিচালনা করতে সক্ষম, যা তাদের বিদ্যুৎ সরবরাহ, ডিসি-ডিসি রূপান্তরকারী এবং ক্লাস ডি অডিও পরিবর্ধকগুলিতে ব্যবহারের জন্য আদর্শ করে তোলে। সংখ্যালঘু ক্যারিয়ার ইনজেকশনের অনুপস্থিতি তাদের পুনঃসংযোগের সাথে সম্পর্কিত বিলম্ব ছাড়াই দ্রুত স্যুইচ করতে সক্ষম করে।

আইজিবিটিএস, যদিও যুক্তিসঙ্গতভাবে দ্রুত, টার্ন-অফের সময় 'লেজ বর্তমান ' হিসাবে পরিচিত যা অভিজ্ঞতা। এটি ডিভাইসের ড্রিফ্ট অঞ্চলে সঞ্চিত চার্জ থেকে প্রাপ্ত ফলাফল এবং বেশিরভাগ ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তাদের স্যুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি কোথাও প্রায় 20 থেকে 30 কেজি হার্জকে সীমাবদ্ধ করে। যদি লোকসান এবং বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় হস্তক্ষেপ (ইএমআই) স্যুইচ করা উদ্বেগজনক হয়, বিশেষত উচ্চ-গতির অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, একটি মোসফেট আরও ভাল ফিট হবে।

তবে, অনেক শিল্প ও স্বয়ংচালিত সিস্টেমে-যেমন মোটর ড্রাইভ বা বৈদ্যুতিক যানবাহন বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল-স্যুইচিং ফ্রিকোয়েন্সিগুলি তুলনামূলকভাবে কম, এবং উচ্চ-গতির স্যুইচিংয়ের সুবিধাগুলি আইজিবিটি-র উচ্চতর বর্তমান এবং ভোল্টেজ হ্যান্ডলিং দ্বারা ছাড়িয়ে যায়।

সঞ্চালন ক্ষতি এবং দক্ষতা

পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সের দক্ষতা মূলত সঞ্চালন এবং স্যুইচিংয়ের সময় কতটা শক্তি হারিয়ে যায় তার উপর নির্ভর করে। এমওএসএফইটিগুলির জন্য, পরিবাহিতা ক্ষতি অন-রাষ্ট্রীয় প্রতিরোধের দ্বারা গুণিত বর্তমানের বর্গক্ষেত্রের সাথে সমানুপাতিক। এর অর্থ হ'ল বর্তমান বাড়ার সাথে সাথে কম আরডিএস (অন) এমওএসএফইটি ব্যবহার না করা হলে পরিবাহিতা হ্রাস দ্রুত বৃদ্ধি পায়।

বিপরীতে, আইজিবিটিএস, কালেক্টর-ইমিটার টার্মিনালগুলি জুড়ে ভোল্টেজ ড্রপ দ্বারা সংজ্ঞায়িত প্রায় ধ্রুবক বাহন হ্রাস রয়েছে। এই ড্রপটি স্রোতের সাথে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয় না, যার অর্থ আইজিবিটিগুলি তাদের ধীরে ধীরে স্যুইচিং গতি সত্ত্বেও উচ্চতর স্তরে আরও দক্ষ হতে থাকে।

নিম্ন স্রোত এবং ভোল্টেজগুলিতে, মোসফেটগুলি সাধারণত আরও দক্ষ হয়। তবে বিদ্যুতের মাত্রা বাড়ার সাথে সাথে - বিশেষত 10 কিলোওয়াটের উপরে - আইজিবিটিগুলি তাদের কম সঞ্চালনের ক্ষতি এবং আরও ভাল তাপীয় পারফরম্যান্সের কারণে মোসফেটগুলি ছাড়িয়ে যেতে শুরু করে।

তাপীয় পরিচালনা এবং শক্তি ঘনত্ব

পাওয়ার ইলেক্ট্রনিক্সে তাপ পরিচালনা করা সর্বদা মূল বিবেচনা। এর কম স্যুইচিং লোকসান এমওএসএফইটিগুলির ফলে কম তাপ উত্পাদন হয়, যার ফলে শীতল প্রয়োজনীয়তাগুলি সহজ হয়। কম ভোল্টেজে অতিরিক্তভাবে, তাদের ছোট ডাই আকার এবং কমপ্যাক্ট প্যাকেজিং স্থান-সীমাবদ্ধ ডিজাইনে উচ্চতর শক্তি ঘনত্বগুলিতে অবদান রাখে।

অন্যদিকে, আইজিবিটিএস আরও ভাল তাপীয় স্থিতিশীলতার সাথে বৃহত্তর পাওয়ার স্তরগুলি পরিচালনা করতে পারে, যদিও তারা স্যুইচিংয়ের সময় আরও তাপ উত্পন্ন করে। অতএব, আইজিবিটিএস ব্যবহার করে সিস্টেমগুলি প্রায়শই আরও উন্নত কুলিং সলিউশনগুলির প্রয়োজন যেমন বৃহত্তর হিটসিংক বা সক্রিয় শীতল পদ্ধতি।

এখানে বাণিজ্য বন্ধ স্পষ্ট: যদি অ্যাপ্লিকেশনটি কম ভোল্টেজগুলিতে কমপ্যাক্টনেস এবং দক্ষতার দাবি করে তবে মোসফেটগুলি আরও ভাল। তবে উচ্চ-শক্তি এবং উচ্চ-ভোল্টেজ লোডগুলি পরিচালনা করার সময়, আইজিবিটিগুলি উচ্চতর তাপীয় সহনশীলতা সরবরাহ করে, তবে শর্ত থাকে যে সঠিক তাপীয় ব্যবস্থাপনা রয়েছে।

গেট ড্রাইভ এবং নিয়ন্ত্রণ জটিলতা

আইজিবিটি এবং এমওএসএফইটি উভয়ই ভোল্টেজ-চালিত ডিভাইস এবং বিজেটিএসের বিপরীতে চালনা বজায় রাখতে অবিচ্ছিন্ন স্রোতের প্রয়োজন হয় না। তবে, এমওএসএফইটিগুলিতে সাধারণত নিম্ন গেট ভোল্টেজগুলির প্রয়োজন হয় (প্রায় 10 ভি বা তারও কম), এবং তাদের গেট চার্জটি আরও কম, যা সহজ এবং দ্রুত ড্রাইভ সার্কিটরির অনুমতি দেয়।

আইজিবিটিএস প্রায়শই কিছুটা উচ্চতর গেট ভোল্টেজের প্রয়োজন হয় (সাধারণত পুরো স্যুইচিংয়ের জন্য 15 ডলার) এবং তাদের গেট চার্জ আরও বড়। এটি গেট ড্রাইভারের আরও সতর্কতার সাথে নকশার প্রয়োজন, বিশেষত উচ্চ-গতির স্যুইচিং বা উচ্চ-ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে যেখানে শব্দের অনাক্রম্যতা এবং সময় গুরুত্বপূর্ণ।

এই পার্থক্য থাকা সত্ত্বেও, উভয়ের জন্য গেট ড্রাইভের প্রয়োজনীয়তাগুলি আধুনিক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটগুলির সাথে পরিচালনাযোগ্য, যদিও এমওএসএফইটিগুলি সাধারণত শিক্ষানবিশ-বান্ধব বা ব্যয়-সংবেদনশীল ডিজাইনে প্রয়োগ করা সহজ বলে বিবেচিত হয়।

অ্যাপ্লিকেশন উপযুক্ততা

মোসফেটগুলি অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় যেখানে স্যুইচিং গতি একটি অগ্রাধিকার এবং ভোল্টেজের স্তর তুলনামূলকভাবে কম। এর মধ্যে রয়েছে বাক এবং বুস্ট রূপান্তরকারী, এলইডি ড্রাইভার, পোর্টেবল ইলেকট্রনিক্স এবং লো-ভোল্টেজ মোটর নিয়ামক। তাদের দক্ষতা, ছোট আকার এবং সাধারণ নিয়ন্ত্রণ তাদের ভোক্তা ডিভাইস এবং পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিটের জন্য আদর্শ করে তোলে।

আইজিবিটিগুলি এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে প্রভাবশালী যেখানে উচ্চ ভোল্টেজ এবং উচ্চ বর্তমান ক্ষমতা প্রয়োজন। উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে শিল্প মোটর ড্রাইভ, এইচভিএসি সিস্টেম, বৈদ্যুতিক যানবাহন ইনভার্টার, ওয়েল্ডিং সরঞ্জাম এবং সৌর বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল। এই সিস্টেমগুলি আইজিবিটি -র দৃ ust ়তা এবং নির্ভরযোগ্যতার সাথে আপস না করে উল্লেখযোগ্য বৈদ্যুতিক চাপ পরিচালনা করার ক্ষমতা থেকে উপকৃত হয়।

উদাহরণস্বরূপ, বৈদ্যুতিক যানগুলিতে আইজিবিটিগুলি প্রায়শই ট্র্যাকশন ইনভার্টার এবং ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমে পাওয়া যায়, বিশেষত 400V বা উচ্চতর ব্যাটারি আর্কিটেকচার সহ সিস্টেমে। যদিও এসআইসি মোসফেটগুলি তাদের উচ্চ দক্ষতার কারণে এই স্পেসে প্রতিযোগিতা করতে শুরু করেছে, আইজিবিটিগুলি অনেকগুলি উচ্চ-শক্তি স্বয়ংচালিত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য একটি জনপ্রিয় এবং ব্যয়বহুল পছন্দ হিসাবে রয়ে গেছে।

উদীয়মান প্রবণতা: প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ প্রযুক্তি

মোসফেট বনাম আইজিবিটি বিতর্কটি এখনও প্রাসঙ্গিক হলেও প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরগুলির উত্থান ল্যান্ডস্কেপকে স্থানান্তরিত করছে। সিলিকন কার্বাইড (এসআইসি) মোসফেটস এবং গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (জিএএন) ট্রানজিস্টরগুলি তাদের সিলিকন-ভিত্তিক অংশগুলির তুলনায় উচ্চতর ব্রেকডাউন ভোল্টেজ, কম স্যুইচিং লোকসান এবং আরও ভাল তাপ পরিবাহিতা সরবরাহ করে।

উদাহরণস্বরূপ, এসআইসি মোসফেটগুলি খুব দ্রুত স্যুইচিং গতির সাথে উচ্চ ভোল্টেজগুলি পরিচালনা করতে সক্ষম, তাদের 600V থেকে 1200V পরিসরে আইজিবিটিএসের বিরুদ্ধে শক্তিশালী প্রতিযোগী করে তোলে। যদিও বর্তমানে আরও ব্যয়বহুল, দত্তক বাড়ার সাথে সাথে দামের ব্যবধানটি বন্ধ হয়ে যাচ্ছে।

এই প্রযুক্তিগুলি মহাকাশ, ইভি ফাস্ট চার্জিং এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির মতো কাটিং-এজ ক্ষেত্রগুলিতে বিশেষত আকর্ষণীয়, যেখানে দক্ষতা এবং পারফরম্যান্স অতিরিক্ত ব্যয়ের জন্য মূল্যবান। তবে অনেক বাণিজ্যিক এবং শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, সিলিকন মোসফেটস এবং আইজিবিটিগুলি সবচেয়ে ব্যবহারিক পছন্দ হিসাবে রয়ে গেছে।

চূড়ান্ত চিন্তাভাবনা: সঠিক পছন্দ করা

আইজিবিটি এবং একটি মোসফেটের মধ্যে নির্বাচন করা এক-আকারের-ফিট-সব সিদ্ধান্ত নয়। এটি ভোল্টেজ এবং বর্তমান স্তরগুলি, স্যুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি, তাপীয় সীমা, ব্যয় সীমাবদ্ধতা এবং সামগ্রিক সিস্টেমের জটিলতা সহ আপনার অ্যাপ্লিকেশনটির নির্দিষ্ট দাবিগুলির উপর নির্ভর করে।

যদি আপনার অ্যাপ্লিকেশনটিতে তুলনামূলকভাবে কম ভোল্টেজ এবং উচ্চ স্যুইচিং গতিতে জড়িত থাকে তবে একটি এমওএসএফইটি সম্ভবত সেরা বিকল্প। এটি আরও ভাল দক্ষতা, সহজ নিয়ন্ত্রণ এবং নিম্ন ইএমআই সরবরাহ করে। তবে যদি আপনার সিস্টেমটি উচ্চ ভোল্টেজ এবং কারেন্টে কাজ করে, বিশেষত যেখানে স্যুইচিং গতি কম সমালোচনামূলক, তবে একটি আইজিবিটি আরও ভাল তাপীয় কর্মক্ষমতা, নির্ভরযোগ্যতা এবং সামগ্রিক দক্ষতা সরবরাহ করে।

প্রতিটি ডিভাইসের অপারেশনাল শক্তিগুলি বোঝা ইঞ্জিনিয়ারদের লোকসান, ব্যয় এবং সিস্টেমের আকারকে হ্রাস করার সময় কর্মক্ষমতা অনুকূলকরণ, কর্মক্ষমতা অনুকূলিতকরণকে অবহিত নকশার পছন্দগুলি তৈরি করতে দেয়। প্রযুক্তি যেমন এগিয়ে যেতে থাকে, বিশেষত প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরগুলি মূলধারায় প্রবেশ করে, ইঞ্জিনিয়ারদের পরবর্তী প্রজন্মের বিদ্যুৎ ব্যবস্থার দাবি মেটাতে তাদের নিষ্পত্তি আরও শক্তিশালী সরঞ্জাম থাকবে।