پاور الیکٹرانکس کے تیزی سے تیار ہونے والے فیلڈ میں ، کارکردگی ، وشوسنییتا اور کارکردگی کے حصول کے لئے صحیح سوئچنگ ڈیوائس کا انتخاب ضروری ہے۔ جب اعلی طاقت کی ایپلی کیشنز کی بات کی جاتی ہے تو دو بڑے دعویدار زمین کی تزئین پر حاوی ہوجاتے ہیں: موصل گیٹ بائپولر ٹرانجسٹر (آئی جی بی ٹی) اور میٹل آکسائڈ سیمیکمڈکٹر فیلڈ اثر ٹرانجسٹر (ایم او ایس ایف ای ٹی)۔ اگرچہ دونوں بجلی کی توانائی کو تبدیل کرنے اور ان پر قابو پانے کے مقصد کو پورا کرتے ہیں ، لیکن وہ کافی مختلف طریقے سے کام کرتے ہیں اور درخواست کے لحاظ سے انوکھے فوائد پیش کرتے ہیں۔ انجینئرز اور سسٹم ڈیزائنرز کے لئے ان کی خصوصیات کو سمجھنا ضروری ہے جب ان کی مخصوص ضروریات کے ل the سب سے مناسب جزو کا انتخاب کریں۔
آئیے ایک گہرا غوطہ لیں کہ آئی جی بی ٹی ایس اور ایم او ایس ایف ای ٹی کس طرح کام کرتے ہیں ، ان کے فوائد اور حدود ، اور جب اعلی طاقت کی ایپلی کیشنز میں ہر ایک کو استعمال کریں۔
MOSFETS اور IGBTS کے بنیادی اصول
MOSFETS وولٹیج پر قابو پانے والے آلات ہیں جو گیٹ پر وولٹیج لگائے جانے پر موجودہ نالی سے ماخذ تک جانے کی اجازت دیتے ہیں۔ وہ کیریئر انجیکشن کے بجائے برقی میدان میں کام کرتے ہیں ، جو انہیں سوئچنگ میں انتہائی تیز اور اعلی تعدد کارروائیوں کے ل suitable موزوں بنا دیتا ہے۔ MOSFETS کی ایک متعین خصوصیات میں سے ایک ان کی کم گیٹ موجودہ ضرورت ، اعلی ان پٹ مائبادا ، اور جب ریاست میں موجود ہے تو لکیری مزاحمت کا طرز عمل ہے۔ اس سے وہ ان ایپلی کیشنز میں مقبول ہوجاتے ہیں جہاں رفتار اور کنٹرول کی سادگی بہت ضروری ہے۔
دوسری طرف ، آئی جی بی ٹی ایس ، موسفٹ اور بائولر جنکشن ٹرانجسٹر (بی جے ٹی) ٹیکنالوجیز کا ایک ہائبرڈ ہیں۔ وہ کنٹرول کے لئے ایک MOS گیٹ ڈھانچے کا استعمال کرتے ہیں لیکن دوئبرووی انداز میں موجودہ کو سنبھالتے ہیں۔ یہ ڈھانچہ اجازت دیتا ہے آئی جی بی ٹی ایس ایم ایف ای ٹی کی آسان ڈرائیو خصوصیات کو بی جے ٹی ایس کی اعلی موجودہ اور وولٹیج ہینڈلنگ صلاحیتوں کے ساتھ جوڑنے کے لئے۔ اس کے نتیجے میں ، آئی جی بی ٹی ایس نسبتا small چھوٹے گیٹ دھاروں کے ساتھ بڑی مقدار میں بجلی کو تبدیل کرسکتے ہیں ، لیکن ایم او ایس ایف ای ٹی کے مقابلے میں ان کی سوئچنگ کی رفتار آہستہ ہے۔
وولٹیج اور موجودہ ہینڈلنگ
وولٹیج اور موجودہ درجہ بندی یہ فیصلہ کرنے میں انتہائی نازک پیرامیٹرز میں شامل ہیں کہ آیا MOSFET یا IGBT استعمال کرنا ہے۔ عام طور پر ، MOSFETs 250 سے 300 وولٹ سے کم وولٹیج والے ایپلی کیشنز کے لئے زیادہ موثر اور عملی ہیں۔ اس رینج میں ان کی ریاست کے خلاف مزاحمت (آر ڈی ایس (آن)) کم ہے ، جو کم سے کم ترسیل کے نقصانات اور موثر آپریشن کو یقینی بناتا ہے۔
تاہم ، جیسے جیسے وولٹیج میں اضافہ ہوتا ہے ، MOSFETS کی مزاحمت میں بھی نمایاں اضافہ ہوتا ہے ، جس کی وجہ سے بجلی کی کھپت زیادہ ہوتی ہے۔ یہ وہ جگہ ہے جہاں آئی جی بی ٹی ایس چمکتی ہے۔ آئی جی بی ٹی ایس ہائی وولٹیج کو سنبھالتے ہیں - عام طور پر 400 وولٹ سے 1200 سے زیادہ وولٹ تک - MOSFETS سے زیادہ بہتر۔ مزاحمتی ترسیل کے بجائے ، وہ ریاست میں ایک مقررہ وولٹیج ڈراپ (عام طور پر 1.5 سے 2.5 وولٹ کے لگ بھگ) کی نمائش کرتے ہیں ، جس کی وجہ سے وہ اعلی وولٹیج کے منظرناموں کے لئے زیادہ پیش قیاسی اور موثر بناتے ہیں۔
لہذا ، جب کم وولٹیج سسٹم کے ساتھ کام کرتے ہو جو تیز رفتار ردعمل اور کم نقصانات کا مطالبہ کرتے ہیں تو ، MOSFETS جانے کا انتخاب ہے۔ درمیانے درجے سے اعلی وولٹیج سسٹم کے لئے ، خاص طور پر ان لوگوں کے لئے جو موجودہ تقاضوں کے حامل ہیں ، آئی جی بی ٹی بہتر کارکردگی اور کارکردگی فراہم کرتے ہیں۔
رفتار کے تحفظات کو تبدیل کرنا
سوئچنگ کی رفتار کے لحاظ سے موسفیٹس کا ایک کنارے ہے۔ وہ 100 کلو ہرٹز سے زیادہ تعدد پر کام کرنے کے قابل ہیں ، جو انہیں بجلی کی فراہمی ، ڈی سی ڈی سی کنورٹرز ، اور کلاس ڈی آڈیو امپلیفائر میں استعمال کے ل ideal مثالی بناتا ہے۔ اقلیتی کیریئر انجیکشن کی عدم موجودگی انہیں دوبارہ گنتی سے وابستہ تاخیر کے بغیر تیزی سے سوئچ کرنے کے قابل بناتی ہے۔
آئی جی بی ٹی ایس ، اگرچہ معقول حد تک تیز ہے ، اس کا تجربہ کریں جو ٹرن آف کے دوران 'ٹیل کرنٹ ' کے نام سے جانا جاتا ہے۔ اس کا نتیجہ آلہ کے بڑھے ہوئے خطے میں ذخیرہ شدہ چارج سے ہوتا ہے اور زیادہ تر عملی ایپلی کیشنز میں ان کی سوئچنگ فریکوئنسی کو 20 سے 30 کلو ہرٹز تک محدود رکھتا ہے۔ اگر نقصان کو تبدیل کرنا اور برقی مقناطیسی مداخلت (EMI) ایک تشویش ہے ، خاص طور پر تیز رفتار ایپلی کیشنز میں ، ایک MOSFET بہتر فٹ ہوگا۔
تاہم ، بہت سارے صنعتی اور آٹوموٹو سسٹم میں-جیسے موٹر ڈرائیوز یا الیکٹرک گاڑیوں کے انورٹرز-سوئچنگ فریکوئنسی نسبتا low کم ہیں ، اور تیز رفتار سوئچنگ کے فوائد آئی جی بی ٹی کے اعلی موجودہ اور وولٹیج ہینڈلنگ سے کہیں زیادہ ہیں۔
ترسیل کے نقصانات اور کارکردگی
بجلی کے الیکٹرانکس میں کارکردگی کا زیادہ تر انحصار اس بات پر ہے کہ ترسیل اور سوئچنگ کے دوران کتنی توانائی ضائع ہوتی ہے۔ MOSFETS کے لئے ، ترسیل کا نقصان موجودہ کے مربع کے متناسب ہے جو ریاست کے خلاف مزاحمت سے ضرب ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ جیسے جیسے موجودہ اضافہ ہوتا ہے ، اس وقت تک ترسیل کے نقصانات میں تیزی سے اضافہ ہوتا ہے جب تک کہ کم RDS (آن) MOSFETs استعمال نہ ہوں۔
اس کے برعکس ، آئی جی بی ٹی ایس میں تقریبا مستقل طور پر ترسیل کا نقصان ہوتا ہے جس کی وضاحت کلیکٹر-امیٹر ٹرمینلز میں وولٹیج ڈراپ کے ذریعہ ہوتی ہے۔ یہ قطرہ موجودہ کے ساتھ نمایاں طور پر مختلف نہیں ہوتا ہے ، جس کا مطلب ہے کہ آئی جی بی ٹی ایس ان کی سست رفتار رفتار کی رفتار کے باوجود اعلی موجودہ سطح پر زیادہ موثر ہوتا ہے۔
کم دھارے اور وولٹیج پر ، MOSFETs عام طور پر زیادہ موثر ہوتے ہیں۔ لیکن جیسے جیسے بجلی کی سطح میں اضافہ ہوتا ہے - خاص طور پر 10 کلو واٹ سے زیادہ - آئی جی بی ٹی ایس ان کے کم ترسیل کے نقصانات اور بہتر تھرمل کارکردگی کی وجہ سے ایم او ایس ایف ای ٹی کو بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرنا شروع کردیتے ہیں۔
تھرمل مینجمنٹ اور بجلی کی کثافت
بجلی کا انتظام کرنا بجلی کے الیکٹرانکس میں ہمیشہ ایک اہم غور ہوتا ہے۔ کے کم سوئچنگ نقصانات موسفیٹس کے نتیجے میں گرمی کی کم پیداوار کم ہوتی ہے ، جس کے نتیجے میں ٹھنڈک کی ضروریات کو آسان بنایا جاتا ہے۔ کم وولٹیجز میں مزید برآں ، ان کا چھوٹا ڈائی سائز اور کمپیکٹ پیکیجنگ خلائی مجبوری ڈیزائنوں میں اعلی بجلی کی کثافت میں معاون ہے۔
دوسری طرف ، آئی جی بی ٹی ایس بہتر تھرمل استحکام کے ساتھ بجلی کی بڑی سطح کو سنبھال سکتا ہے ، حالانکہ وہ سوئچنگ کے دوران زیادہ گرمی پیدا کرتے ہیں۔ لہذا ، آئی جی بی ٹی ایس استعمال کرنے والے نظاموں میں اکثر کولنگ کے زیادہ جدید حل کی ضرورت ہوتی ہے ، جیسے بڑے ہیٹ سنکس یا فعال کولنگ طریقوں۔
یہاں تجارت واضح ہے: اگر درخواست کم وولٹیج پر کمپیکٹ پن اور کارکردگی کا مطالبہ کرتی ہے تو ، MOSFETs بہتر ہیں۔ لیکن جب اعلی طاقت اور اعلی وولٹیج بوجھ کو سنبھالتے ہو تو ، IGBTs اعلی تھرمل برداشت کی پیش کش کرتے ہیں ، بشرطیکہ مناسب تھرمل مینجمنٹ اپنی جگہ پر ہو۔
گیٹ ڈرائیو اور کنٹرول پیچیدگی
آئی جی بی ٹی ایس اور ایم او ایس ایف ای ٹی دونوں وولٹیج سے چلنے والے آلات ہیں اور بی جے ٹی کے برعکس ، ترسیل کو برقرار رکھنے کے لئے مستقل کرنٹ کی ضرورت نہیں ہے۔ تاہم ، MOSFETs کو عام طور پر نچلے گیٹ وولٹیجز (10V یا اس سے کم) کے لئے کم گیٹ وولٹیج کی ضرورت ہوتی ہے ، اور ان کا گیٹ چارج چھوٹا ہوتا ہے ، جس سے آسان اور تیز ڈرائیو سرکٹری کی اجازت ہوتی ہے۔
آئی جی بی ٹی ایس میں اکثر قدرے اونچے گیٹ وولٹیج کی ضرورت ہوتی ہے (عام طور پر مکمل سوئچنگ کے ل ± 15 وی) ، اور ان کا گیٹ چارج بڑا ہوتا ہے۔ اس کے لئے گیٹ ڈرائیور کے زیادہ محتاط ڈیزائن کی ضرورت ہے ، خاص طور پر تیز رفتار سوئچنگ یا اعلی وولٹیج ایپلی کیشنز میں جہاں شور کی استثنیٰ اور وقت اہم ہے۔
ان اختلافات کے باوجود ، دونوں کے لئے گیٹ ڈرائیو کی ضروریات جدید مربوط سرکٹس کے ساتھ قابل انتظام ہیں ، حالانکہ ایم او ایس ایف ای ٹی کو عام طور پر ابتدائی دوستانہ یا لاگت سے حساس ڈیزائنوں میں نافذ کرنا آسان سمجھا جاتا ہے۔
درخواست مناسب
MOSFETs ایپلی کیشنز میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں جہاں رفتار کو تبدیل کرنا ایک ترجیح ہے اور وولٹیج کی سطح نسبتا low کم ہے۔ ان میں بک اور بوسٹ کنورٹرز ، ایل ای ڈی ڈرائیور ، پورٹیبل الیکٹرانکس ، اور کم وولٹیج موٹر کنٹرولرز شامل ہیں۔ ان کی کارکردگی ، چھوٹا سائز اور آسان کنٹرول انہیں صارفین کے آلات اور بجلی کی فراہمی کے سرکٹس کے لئے مثالی بنا دیتا ہے۔
IGBTs ان ایپلی کیشنز میں غالب ہیں جہاں ہائی وولٹیج اور اعلی موجودہ صلاحیتوں کی ضرورت ہے۔ مثالوں میں صنعتی موٹر ڈرائیوز ، ایچ وی اے سی سسٹم ، الیکٹرک گاڑیوں کے انورٹرز ، ویلڈنگ کا سامان ، اور شمسی انورٹرز شامل ہیں۔ یہ نظام IGBT کی مضبوطی اور قابل اعتماد کو سمجھوتہ کیے بغیر اہم بجلی کے تناؤ کو سنبھالنے کی صلاحیت سے فائدہ اٹھاتے ہیں۔
مثال کے طور پر ، الیکٹرک گاڑیوں میں ، آئی جی بی ٹی اکثر کرشن انورٹرز اور بیٹری مینجمنٹ سسٹم میں پائے جاتے ہیں ، خاص طور پر 400V یا اس سے زیادہ بیٹری فن تعمیر والے سسٹم میں۔ اگرچہ ایس آئی سی موسفیٹس اپنی اعلی کارکردگی کی وجہ سے اس جگہ میں مقابلہ کرنا شروع کر رہے ہیں ، لیکن آئی جی بی ٹی بہت سے اعلی طاقت والے آٹوموٹو ایپلی کیشنز کے لئے ایک مقبول اور سرمایہ کاری مؤثر انتخاب ہے۔
ابھرتے ہوئے رجحانات: وسیع بینڈ گیپ ٹیکنالوجیز
اگرچہ MOSFET بمقابلہ IGBT بحث ابھی بھی متعلقہ ہے ، لیکن وسیع بینڈ گیپ سیمیکمڈکٹرز کا ابھرنا زمین کی تزئین کو تبدیل کررہا ہے۔ سلیکن کاربائڈ (ایس آئی سی) موسفیٹس اور گیلیم نائٹریڈ (جی اے این) ٹرانجسٹرز ان کے سلکان پر مبنی ہم منصبوں کے مقابلے میں زیادہ خرابی والے وولٹیج ، کم سوئچنگ نقصانات ، اور بہتر تھرمل چالکتا پیش کرتے ہیں۔
مثال کے طور پر ، ایس آئی سی موسفیٹس بہت تیز سوئچنگ اسپیڈ کے ساتھ ہائی وولٹیجوں کو سنبھالنے کے قابل ہیں ، جس سے وہ 600V سے 1200V رینج میں آئی جی بی ٹی کے خلاف مضبوط دعویدار بناتے ہیں۔ اگرچہ فی الحال زیادہ مہنگا ہے ، جیسا کہ گود لینے میں اضافہ ہوتا ہے قیمت میں فرق بند ہورہا ہے۔
یہ ٹیکنالوجیز خاص طور پر ایرو اسپیس ، ای وی فاسٹ چارجنگ ، اور قابل تجدید توانائی جیسے جدید شعبوں میں پرکشش ہیں ، جہاں کارکردگی اور کارکردگی اضافی لاگت کے قابل ہے۔ تاہم ، بہت سے تجارتی اور صنعتی ایپلی کیشنز کے لئے ، سلیکن موسفٹ اور آئی جی بی ٹی ایس سب سے زیادہ عملی انتخاب بنے ہوئے ہیں۔
حتمی خیالات: صحیح انتخاب کرنا
آئی جی بی ٹی اور ایم او ایس ایف ای ٹی کے درمیان انتخاب ایک سائز کے فٹ ہونے والا فیصلہ نہیں ہے۔ یہ آپ کی درخواست کے مخصوص تقاضوں پر منحصر ہے ، بشمول وولٹیج اور موجودہ سطح ، سوئچنگ فریکوینسی ، تھرمل حدود ، لاگت کی رکاوٹیں ، اور سسٹم کی مجموعی پیچیدگی۔
اگر آپ کی درخواست میں نسبتا low کم وولٹیج اور اعلی سوئچنگ کی رفتار شامل ہوتی ہے تو ، ایک MOSFET ممکنہ طور پر بہترین آپشن ہے۔ یہ بہتر کارکردگی ، آسان کنٹرول ، اور کم EMI پیش کرتا ہے۔ لیکن اگر آپ کا سسٹم ہائی وولٹیج اور کرنٹ پر کام کرتا ہے ، خاص طور پر جہاں سوئچنگ کی رفتار کم ضروری ہے تو ، ایک آئی جی بی ٹی بہتر تھرمل کارکردگی ، وشوسنییتا اور مجموعی کارکردگی فراہم کرتا ہے۔
ہر ڈیوائس کی آپریشنل طاقتوں کو سمجھنے سے انجینئروں کو باخبر ڈیزائن کے انتخاب کرنے کی اجازت ملتی ہے ، کارکردگی کو بہتر بنانا جبکہ نقصانات ، لاگت اور نظام کے سائز کو کم سے کم کرنا۔ چونکہ ٹیکنالوجی آگے بڑھتی جارہی ہے ، خاص طور پر مرکزی دھارے میں داخل ہونے والے وسیع بینڈ گیپ سیمیکمڈکٹرز کے ساتھ ، انجینئروں کے پاس بجلی کے نظام کی اگلی نسل کے تقاضوں کو پورا کرنے کے لئے ان کے اختیار میں اور بھی زیادہ طاقتور ٹولز ہوں گے۔
