I roto i te waahanga tere o te hikohiko hiko, ko te whiriwhiri i te taputapu whakawhiti tika he mea nui ki te whakatutuki i te pai, te pono, me te mahi. E rua nga kaiwhakataetae nui e rangatira ana i te whenua ina tae mai ki nga tono kaha-nui: te Whakawhitiwhiti Bipolar Gate Insulated (IGBT) me te Metal-Oxide-Semicconductor Field-Effect Transistor (MOSFET). Ahakoa e mahi ana nga mea e rua ki te huri me te whakahaere i te hiko hiko, he rereke te mahi me te tuku painga ahurei i runga i te tono. Ko te maarama ki o raatau ahuatanga he mea nui mo nga miihini me nga kaihoahoa punaha i te wa e whiriwhiri ana i te waahanga tino pai mo o raatau whakaritenga.
Me ruku hohonu tatou ki te mahi a nga IGBT me nga MOSFET, o raatau painga me o raatau herenga, me te wa e whakamahia ai ia i roto i nga tono kaha-nui.
Nga Tikanga o nga MOSFET me nga IGBT
Ko nga MOSFET he taputapu ngaohiko e taea ai te rere mai i te awaawa ki te puna ina hoatu he ngaohiko ki te kuaha. Ka mahi ma roto i te papa hiko, kaua ki te werohanga kawe, na te mea ka tino tere ki te huri me te pai mo nga mahi auau teitei. Ko tetahi o nga tohu tohu mo nga MOSFET ko te iti o te keeti o naianei, te kaha o te urunga urunga, me te whanonga arai i te wa i runga i te whenua. Na tenei ka rongonui i roto i nga tono he mea nui te tere me te ngawari o te whakahaere.
Ko nga IGBT, i tetahi atu taha, he ranu o nga hangarau MOSFET me te bipolar junction transistor (BJT). Ka whakamahia e ratou he hanganga kuaha MOS hei whakahaere engari ka hapai i te waa i runga i te ahua bipolar. Ka taea e tenei hanganga Ko nga IGBT hei whakakotahi i nga ahuatanga puku ngawari o nga MOSFET me te kaha o te naianei me te kaha whakahaere ngaohiko o nga BJT. Ko te mutunga, ka taea e nga IGBT te huri i te mana nui me te iti o nga awa kuaha, engari he puhoi ake te tere o te whakawhiti ki nga MOSFET.
Ngaohiko me te Whakahaere o naianei
Ko te ngaohiko me nga whakatau o naianei tetahi o nga tawhā tino nui ki te whakatau mena ka whakamahia he MOSFET, he IGBT ranei. Ko te tikanga, he pai ake nga MOSFET me te mahi mo nga tono me nga ngaohiko kei raro i te 250 ki te 300 volts. Ko o raatau aukati i runga i te kawanatanga (Rds(on)) kei te iti tonu i roto i tenei awhe, e whakarite ana i te iti o nga mate kawe me te mahi pai.
Heoi, i te pikinga o te ngaohiko, ka tino piki ake ano te aukati o nga MOSFET, ka piki ake te tohanga mana. Koinei te waahi ka whiti nga IGBT. Ka mau nga IGBT i nga ngaohiko teitei—te tikanga mai i te 400 volts ki runga ake i te 1200 volts—he pai ake i nga MOSFET. Engari i te tukunga parenga, ka whakaatuhia e ratou te hekenga ngaohiko tuturu (te nuinga o te 1.5 ki te 2.5 volts) i roto i te whenua-i runga i te whenua, ka pai ake te matapae me te pai mo nga ahuatanga ngaohiko teitei.
Na, i te wa e mahi ana me nga punaha ngaohiko iti e kii ana i te urupare tere me te iti o nga mate, ko nga MOSFET te mea pai. Mo nga punaha ngaohiko waenga ki te teitei, ina koa ko nga mea he nui nga whakaritenga o naianei, ka pai ake te pai me te mahi a nga IGBT.
Whakawhiti Whakaaro Tere
Ko nga MOSFET he tohu mo te tere whakawhiti. Ka taea e raatau te whakahaere i nga iarere kei runga ake i te 100 kHz, he pai mo te whakamahi i nga taputapu hiko, nga kaitahuri DC-DC, me nga whakakaha oro oro D. Ko te kore o te werohanga kawe kawe iti ka taea e ratou te huri tere me te kore e whakaroa e pa ana ki te whakakotahitanga.
Ko nga IGBT, ahakoa he tere tere, ka wheako i te mea e kiia nei ko te 'te au hiku' i te wa e whakawetohia ana. Ka puta tenei mai i te utu penapena i roto i te rohe pahekeheke o te taputapu me te whakawhāiti i te auau whakawhiti ki tetahi waahi tata ki te 20 ki te 30 kHz i roto i te nuinga o nga tono mahi. Mena he raruraru te huri i nga ngaronga me te pokanoa hiko (EMI), ina koa ki nga tono tere-tere, ka pai ake te MOSFET.
Heoi, i roto i te maha o nga punaha ahumahi me nga miihini-pēnei i te taraiwa motuka, te waka hiko hiko ranei-he iti noa nga rerenga whakawhiti, a ko nga painga o te whakawhiti tere tere ka nui ake i te pai o te IGBT o naianei me te whakahaere ngaohiko.
Nga Ngaronga Whakahaere me te Kakama
Ko te kaha o te hikohiko hiko e whakawhirinaki ana ki te nui o te kaha e ngaro ana i te wa e kawe ana me te whakawhiti. Mo nga MOSFET, he rite te mate tuku ki te tapawha o te naianei kua whakareatia ki te parenga i runga i te kawanatanga. Ko te tikanga ka piki ake o naianei, ka tere te piki o nga ngaronga kawe ki te kore e whakamahia nga Rds(i) MOSFET iti.
Ko nga IGBT, he rerekee, he tata tonu te ngaronga o te kawe e tautuhia ana e te heke ngaohiko puta noa i nga pito kaikohi-emitter i te wa e pa ana. Ko tenei maturuturunga iho kaore e tino rerekee ki te o naianei, ko te tikanga ka kaha ake nga IGBT ki nga taumata teitei ake o naianei ahakoa te puhoi o te tere whakawhiti.
I nga ia o raro me nga ngaohiko, he pai ake nga MOSFET. Engari i te pikinga o nga taumata hiko — ina koa kei runga ake i te 10 kilowatts — ka tiimata nga IGBT ki te pai ake i nga MOSFET na te iti o te whakahekenga o te kawe me te pai ake o te mahi wera.
Whakahaere Weariki me te Kiato Hiko
Ko te whakahaere i te wera he mea tino nui i roto i te hikohiko hiko. Ko nga ngaronga whakawhiti iti o Ko nga MOSFET i nga ngaohiko iti ka iti ake te whakaputanga wera, na te mea ka ngawari nga whakaritenga whakamahana. I tua atu, ko te iti ake o te rahi o te mate me te kohinga kiato ka whai waahi ki te kaha ake o te kaha o te mana i roto i nga hoahoa-a-waahi.
I tetahi atu taha, ka taea e nga IGBT te whakahaere i nga taumata hiko nui ake me te pai ake o te waiariki, ahakoa ka nui ake te wera i te wa e huri ana. Na reira, ko nga punaha e whakamahi ana i nga IGBT he maha nga wa e hiahia ana nga rongoa whakamahana matatau, penei i nga whakamaarama nui, nga tikanga whakamatao hohe ranei.
He maamaa te tauhokohoko i konei: mena ka tono te tono kia ngawari me te whai hua ki nga ngaohiko iti, he pai ake nga MOSFET. Engari i te wa e whakahaere ana i nga kawenga hiko teitei me te ngaohiko teitei, ka tukuna e nga IGBT te manawanui o te waiariki, inaa kei te noho tika te whakahaere wera.
Te Puku Keeti me te Matatini Whakahaere
Ko nga IGBT me nga MOSFET e rua he taputapu ngaohiko-a-ringa me te kore e hiahia kia mau tonu te hiko, kaore i rite ki nga BJT. Heoi, ko te nuinga o nga MOSFET me iti ake nga ngaohiko kuaha (tata ki te 10V iti iho ranei), he iti ake te utu o te kuaha, kia ngawari ake te tere o te taraiwa taraiwa.
I te nuinga o nga wa ka hiahiatia e nga IGBT nga ngaohiko kuaha teitei ake (te tikanga ± 15V mo te huri katoa), ka nui ake te utu o te keeti. Ma tenei ka nui ake te hoahoa o te taraiwa kuaha, ina koa ki te whakawhiti tere tere, ki nga tono ngaohiko teitei ranei he mea tino nui te haruru me te wa.
Ahakoa enei rereketanga, ko nga whakaritenga taraiwa kuaha mo nga mea e rua ka taea te whakahaere me nga iahiko whakauru hou, ahakoa ko nga MOSFET te tikanga he ngawari ake te whakauru ki nga hoahoa hou-a-te-te-te-utu ranei.
Taupānga Tikanga
Kei te whakamahia nuitia nga MOSFET ki nga tono ko te tere whakawhiti te kaupapa matua me nga taumata ngaohiko he iti. Kei roto i enei ko nga kaitahuri peera me te whakanui, nga taraiwa LED, nga hikohiko kawe, me nga kaiwhakahaere motuka iti-ngaohiko. Ko te kaha, te rahi iti, me te ngawari o te whakahaere he pai mo nga taputapu kaihoko me nga hiko hiko.
Ko nga IGBT te mana nui i roto i nga tono e hiahiatia ana nga ngaohiko teitei me nga kaha o naianei. Ko nga tauira ko nga taraiwa motuka ahumahi, nga punaha HVAC, nga waka hiko, nga taputapu raima, me nga kaitahuri ra. Ka whai hua enei punaha mai i te pakari me te kaha o te IGBT ki te hapai i nga taumahatanga hiko nui me te kore e whakararu i te pono.
I roto i nga waka hiko, hei tauira, ka kitea nga IGBT i roto i nga kaitahuri hikoi me nga punaha whakahaere pākahiko, ina koa i nga punaha me te 400V teitei ake ranei te hoahoanga pākahiko. Ahakoa kei te timata nga SiC MOSFET ki te whakataetae i tenei waahi na te kaha o te kaha, ka noho tonu nga IGBT hei whiringa rongonui me te utu-utu mo te maha o nga tono miihini hiko teitei.
Nga Tikanga Putanga: Nga Hangarau Whanui Whanui
Ahakoa e whai kiko tonu ana te tautohetohe MOSFET me te IGBT, ko te puta mai o nga semiconductors whanui bandgap e huri ana i te whenua. Ko nga MOSFETs Silicon carbide (SiC) MOSFET me te gallium nitride (GaN) transistors he nui ake nga ngaohiko pakaru, he iti ake te ngaro o te whakawhiti, me te pai ake o te kawe i te waiariki i o raatau hoa-a-kirika.
Ko nga MOSFET SiC, hei tauira, ka kaha ki te whakahaere i nga ngaohiko teitei me nga tere tere tere, ka kaha ki te whakataetae ki nga IGBT i roto i te awhe 600V ki te 1200V. Ahakoa he nui ake te utu i tenei wa, kei te kati te aputa utu i te pikinga o te whakatamarikitanga.
He tino ataahua enei hangarau i roto i nga mara tapahi penei i te aerospace, te utu tere EV, me te kaha whakahou, kei reira te pai me te mahi he utu taapiri. Heoi, mo te maha o nga tono arumoni me te ahumahi, ko nga MOSFET silicon me nga IGBT kei te noho tonu hei whiringa whaihua.
Nga Whakaaro Whakamutunga: Te Mahinga Tika
Ko te whiriwhiri i waenga i te IGBT me te MOSFET ehara i te whakatau kotahi te rahi. Kei runga i nga tono motuhake o to tono, tae atu ki nga ngaohiko me nga taumata o naianei, te huringa whakawhiti, tepe waiariki, nga here utu, me te uauatanga o te punaha.
Mena he iti te ngaohiko me te tere o te whakawhiti i to tono, ko te MOSFET te mea pai rawa atu. He pai ake te pai, he ngawari ake te whakahaere, he iti ake te EMI. Engari ki te mahi to punaha i te ngaohiko teitei me te naianei, ina koa he iti ake te hiranga o te tere whakawhiti, ma te IGBT ka pai ake te mahi waiariki, te pono, me te tino pai.
Ma te mohio ki nga kaha whakahaere o ia taputapu ka taea e nga miihini te whiriwhiri i nga waahanga hoahoa, me te arotau i nga mahi me te whakaiti i nga mate, te utu me te rahi o te punaha. I te mea kei te ahu whakamua tonu te hangarau, otira me te whanui bandgap semiconductor e uru ana ki te ao, ka kaha ake nga taputapu a nga miihini ki te whakatutuki i nga hiahia o nga reanga o nga punaha hiko.
