پاور الیکٹرانکس کے میدان میں ، موصل گیٹ بائپولر ٹرانجسٹر (آئی جی بی ٹی) گذشتہ چند دہائیوں کے سب سے زیادہ بااثر اجزاء میں سے ایک کے طور پر کھڑا ہے۔ اعلی وولٹیج کی صلاحیتوں اور آسان گیٹ کنٹرول کے مابین فرق کو ختم کرتے ہوئے ، آئی جی بی ٹی ایس نے انقلاب برپا کردیا ہے کہ انجینئرز بجلی کے تبادلوں اور کنٹرول کے لئے سسٹم کو کس طرح ڈیزائن اور تیار کرتے ہیں۔ صنعتی ڈرائیوز سے لے کر الیکٹرک گاڑیوں تک ، شمسی انورٹرز تک بلٹ ٹرینوں تک ، IGBT کی موجودگی ہر جگہ ہے۔ لیکن تمام سیمیکمڈکٹر ٹیکنالوجیز کی طرح ، آئی جی بی ٹی ایس مکمل طور پر تشکیل نہیں پہنچا - وہ نسلوں کے ذریعے تیار ہوئے ، ہر ایک کارکردگی ، رفتار ، کارکردگی اور تھرمل مینجمنٹ میں بہتری لاتا ہے۔
اس مضمون میں آئی جی بی ٹی ٹکنالوجی کے ابتدائی مراحل سے لے کر آج دستیاب تیز رفتار تیز رفتار ماڈیول تک آئی جی بی ٹی ٹکنالوجی کے سفر کی کھوج کی گئی ہے۔ اس کی ترقی کو سمجھنے سے ، ہم آج کے پاور سسٹمز اور اس کے مستقبل کو آگے بڑھانے کی جدت طرازی میں اس کے کردار کی بہتر تعریف کرسکتے ہیں۔
IGBT کیا ہے؟
اس کے ارتقا میں غوطہ لگانے سے پہلے ، یہ ضروری ہے کہ آئی جی بی ٹی کیا ہے۔ ایک موصل گیٹ بائپولر ٹرانجسٹر ایک سیمیکمڈکٹر ڈیوائس ہے جو دو قسم کے ٹرانجسٹروں کی بہترین خصوصیات کو یکجا کرتا ہے: دھاتی آکسائڈ سیمیکمڈکٹر فیلڈ اثر ٹرانجسٹر (MOSSFET) کی تیز رفتار سوئچنگ اور بائپولر جنکشن ٹرانجسٹر (بی جے ٹی) کی اعلی موجودہ اور اعلی وولٹیج ہینڈلنگ صلاحیت۔
یہ ہائبرڈ ڈیزائن اجازت دیتا ہے آئی جی بی ٹی کو آن اور آف کیا جائے گا۔ اعلی طاقت کی ایپلی کیشنز میں مضبوطی اور کم ترسیل کے نقصانات کی فراہمی کے دوران وولٹیج سگنلز کا استعمال کرتے ہوئے آسانی کے ساتھ اس دوہری نوعیت کی وجہ سے ، آئی جی بی ٹی ایس کو سسٹم میں بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے جس میں موثر پاور کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔
پہلی نسل: فاؤنڈیشن بچھانا
پہلا تجارتی آئی جی بی ٹی ایس 1980 کی دہائی کے اوائل میں شائع ہوا۔ اس وقت ، پاور الیکٹرانکس انجینئر ایک ایسے آلے کی تلاش کر رہے تھے جو بی جے ٹی سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرسکے ، جس پر قابو پانا مشکل تھا ، اور بجلی۔ موسفیٹس ، جس میں ہائی وولٹیج میں زیادہ ترسیل کے نقصانات تھے۔ پہلی نسل کے IGBTs بنیادی طور پر بی جے ٹی ایس اور ایم او ایس ایف ای ٹی سے موجودہ من گھڑت عملوں کا استعمال کرتے ہوئے تعمیر کیے گئے تھے ، جس کے نتیجے میں ہائی وولٹیج بلاک کرنے کی صلاحیت (600V-1200V) لیکن نسبتا slow سست سوئچنگ کی رفتار والے آلات ہوتے ہیں۔
پہلی نسل کے آئی جی بی ٹی ایس کے ساتھ سب سے بڑا مسئلہ 'لیچ اپ ' اثر تھا-ایسی حالت جہاں آئی جی بی ٹی تباہ کن شارٹ سرکٹ ریاست میں داخل ہوسکتا ہے اور ناکام ہوسکتا ہے۔ اس مسئلے نے تنقیدی نظاموں میں ابتدائی طور پر اپنانے کو محدود کردیا ، اور انجینئروں کو آلہ کی حفاظت کے لئے بیرونی سرکٹری کو شامل کرنا پڑا۔ مزید برآں ، پاور MOSFETs کے مقابلے میں سوئچنگ کی رفتار بہت سست تھی ، جس نے IGBTs کو اعلی تعدد کی ایپلی کیشنز کے لئے مناسب نہیں بنایا۔
ان خرابیوں کے باوجود ، آسان گیٹ ڈرائیو اور ہائی وولٹیج ہینڈلنگ کے فوائد کافی تھے تاکہ صنعتی موٹر ڈرائیوز جیسے کم فریکوینسی ہائی پاور ایپلی کیشنز میں آئی جی بی ٹی کی جگہ کو یقینی بنایا جاسکے۔
دوسری نسل: درہم برہمیت اور وشوسنییتا میں بہتری
1990 کی دہائی کے اوائل تک ، دوسری نسل کے آئی جی بی ٹی ایس مارکیٹ میں داخل ہوگئے۔ ان آلات نے اپنے پیشروؤں میں پائے جانے والے بہت سے خدشات کو دور کیا ، جن میں لیچ اپ تحفظ بھی شامل ہے۔ مینوفیکچررز نے ناپسندیدہ پرجیوی اثرات کو کم کرنے اور محفوظ آپریٹنگ علاقوں کو بہتر بنانے کے لئے آئی جی بی ٹی کی اندرونی پرتوں کے ڈیزائن کو بہتر بنایا۔
اس نسل میں ، آئی جی بی ٹی کی ساخت نے پنچ تھرو (پی ٹی) سے نان پنچ تھرو (این پی ٹی) ڈیزائنوں میں منتقل ہونا شروع کیا۔ این پی ٹی آئی جی بی ٹی ایس نے شارٹ سرکٹ کی بہتر صلاحیت ، بہتر تھرمل استحکام ، اور آسان عمل کا استعمال کرتے ہوئے آسان تانے بانے کی پیش کش کی۔ وہ درجہ حرارت کی مختلف حالتوں کو بھی زیادہ روادار بناتے ہیں ، جس سے وہ سخت ماحول میں زیادہ قابل اعتماد بن جاتے ہیں۔
ایک اور اہم بہتری سوئچ آف کے دوران کم دم دھاروں کی شکل میں تھی۔ پہلی نسل میں ، اضافی کیریئرز کی بحالی کی وجہ سے لمبی دم کی دھاروں کا سبب بنے ، جس کی وجہ سے نقصان ہوتا ہے اور کارکردگی کم ہوتی ہے۔ زندگی بھر پر قابو پانے کی بہتر تکنیک کے ساتھ ، دوسری نسل کے آئی جی بی ٹی نے ان نقصانات کو کم کیا اور پہلے کے مقابلے میں تیز رفتار سوئچنگ کی اجازت دی۔
اس کے نتیجے میں ، دوسری نسل کے آئی جی بی ٹی نے لفٹوں اور ایچ وی اے سی سسٹم میں موٹر کنٹرول سسٹم ، بجلی کی فراہمی ، اور توانائی کی بچت کے نظام میں وسیع تر استعمال پایا۔
تیسری نسل: رفتار اور کارکردگی کو بہتر بنانا
تیسری نسل کے آئی جی بی ٹی کو 1990 کی دہائی کے آخر اور 2000 کی دہائی کے اوائل میں تیار کیا گیا تھا اور اس نے ٹیکنالوجی کے ارتقا میں ایک اہم موڑ کا نشان لگایا تھا۔ ان آلات کو تیز رفتار سوئچنگ اور اعلی کارکردگی کے ل optim بہتر بنایا گیا تھا ، جس کی وجہ سے وہ ایپلی کیشنز کی وسیع رینج کے ل suitable موزوں ہیں۔
سب سے قابل ذکر پیشرفت میں سے ایک فیلڈ اسٹاپ (ایف ایس) ٹکنالوجی کا استعمال تھا۔ اس تکنیک میں ٹرن آف کے دوران اضافی کیریئر جذب کرنے کے لئے کلکٹر کے قریب ایک اضافی پرت شامل کرنا شامل ہے ، جو دم کی کرنٹ کو کم کرتا ہے اور وولٹیج کو روکنے کی صلاحیت سے سمجھوتہ کیے بغیر سوئچنگ کو تیز کرتا ہے۔
فیلڈ اسٹاپ آئی جی بی ٹی ایس نے دونوں جہانوں میں بہترین پیش کش کی: وہ ہائی وولٹیج اور کرنٹ کو سنبھال سکتے ہیں ، اور انہوں نے نمایاں طور پر کم سوئچنگ نقصانات کے ساتھ بھی کام کیا۔ اس نے انہیں شمسی انورٹرز ، کرشن سسٹم ، اور ویلڈرز جیسے ایپلی کیشنز کے لئے مثالی بنا دیا - جہاں توانائی کی کارکردگی اور ردعمل کلیدی حیثیت رکھتے ہیں۔
اضافی طور پر ، پیکیجنگ ٹکنالوجی میں بہتری آئی۔ مینوفیکچررز نے آئی جی بی ٹی ماڈیولز کے اندر ڈایڈس اور حفاظتی سرکٹس کو مربوط کرنا شروع کیا تاکہ انہیں مزید کمپیکٹ اور مضبوط بنایا جاسکے۔ اس سے نظام کی کل لاگت کو کم کرنے اور وشوسنییتا میں بہتری لانے میں مدد ملی ، خاص طور پر آٹوموٹو اور قابل تجدید توانائی کے استعمال میں۔
چوتھی نسل: کمپیکٹ ماڈیولز اور بہتر تھرمل کارکردگی
جب بجلی کی کثافت کے تقاضوں میں اضافہ ہوا تو ، آئی جی بی ٹی کی چوتھی نسل نے فی یونٹ ایریا میں موجودہ ہینڈلنگ میں اضافے پر توجہ دی جبکہ بیک وقت بجلی کے نقصان کو کم کیا اور تھرمل کارکردگی کو بہتر بنایا۔ اس کے لئے نہ صرف سیمیکمڈکٹر مواد میں بہتری بلکہ آلہ کے ڈھانچے میں بدعات کی بھی ضرورت ہے۔
خندق گیٹ آئی جی بی ٹی ایس نے پلانر گیٹ ڈیزائنوں کی جگہ لینے کا آغاز کیا۔ ان خندق ڈھانچے کو آلہ کے اندر برقی فیلڈ پر بہتر کنٹرول اور ترسیل کے نقصانات کو کم کرنے کی اجازت دی گئی ہے۔ مزید برآں ، امیٹر اور کلیکٹر ڈوپنگ پروفائلز میں پیشرفتوں نے ترسیل اور سوئچنگ نقصانات کے مابین تجارت کو بہتر بنانے میں مدد کی ، جس سے ڈیزائنرز کو درخواست کی ضروریات سے مطابقت پذیر آلات سے ملنے میں زیادہ لچک مل جاتی ہے۔
اس کے علاوہ ، پیکیجنگ اور ماڈیول انضمام نے ایک بڑی چھلانگ لگائی۔ ملٹی چپ ماڈیولز ، انٹیگریٹڈ گیٹ ڈرائیور ، اور براہ راست مائع کولنگ ٹیکنالوجیز کو چھوٹے پیروں کے نشانات میں بجلی کی کثافت کی اجازت دی گئی ہے۔ ان خصوصیات نے چوتھی نسل کے آئی جی بی ٹی ایس کو الیکٹرک ٹرینوں ، ہائبرڈ گاڑیوں ، اور توانائی کے بنیادی ڈھانچے کے منصوبوں جیسے سمارٹ گرڈ اور پاور ٹرانسمیشن سسٹم کے لئے ایک اعلی انتخاب بنایا ہے۔
جدید تیز رفتار آئی جی بی ٹی ماڈیولز: آرٹ کی حالت
آج کے آئی جی بی ٹی ماڈیول پہلے سے کہیں زیادہ تیز ، زیادہ موثر اور زیادہ ناہموار ہیں۔ ایڈوانسڈ ویفر پتلی ، الٹرا فائن ٹرینچ گیٹ ڈھانچے ، اور سلیکن کاربائڈ (ایس آئی سی) کو کچھ ہائبرڈ ڈیزائنوں میں شریک پیکیجنگ کا شکریہ ، جدید آئی جی بی ٹی ماڈیول کم سے کم نقصانات کے ساتھ غیر معمولی سوئچنگ کی رفتار کو حاصل کرسکتے ہیں۔
تازہ ترین تیز رفتار IGBT ماڈیولز کی کچھ اہم خصوصیات میں شامل ہیں:
الٹرا کم سوئچنگ نقصانات: اعلی درجے کے فیلڈ اسٹاپ اور خندق گیٹ ڈیزائن کے استعمال سے ، سوئچنگ کے نقصانات کو کم سے کم کیا گیا ہے ، جس کی وجہ سے وہ ان ایپلی کیشنز کے ل suitable موزوں بن جاتے ہیں جو ایک بار خصوصی طور پر MOSFETs کے ڈومین تھے۔
اعلی تھرمل چالکتا: سبسٹریٹس اور براہ راست تانبے کے بانڈنگ (ڈی سی بی) کے لئے ایلومینیم نائٹریڈ جیسے مواد کا استعمال ، جدید ماڈیول گرمی کو زیادہ موثر انداز میں منظم کرتے ہیں ، زندگی بھر میں توسیع اور وشوسنییتا کو بہتر بناتے ہیں۔
اسکیل ایبلٹی: ماڈیولر فن تعمیرات اب ڈیزائنرز کو ونڈ ٹربائنز اور الیکٹرک لوکوموٹوز جیسے میگا واٹ پیمانے پر ایپلی کیشنز کے لئے ایک سے زیادہ آئی جی بی ٹی ماڈیول اسٹیک یا متوازی کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔
ذہین انضمام: جدید ماڈیول درجہ حرارت ، موجودہ اور وولٹیج کے لئے بلٹ ان سینسر کے ساتھ آتے ہیں ، جس سے اسمارٹ تشخیص ، پیش گوئی کی بحالی اور حقیقی وقت کے کنٹرول کی اجازت ہوتی ہے۔
ای وی ، تیز رفتار ٹرینوں ، اور اعلی صلاحیت والے صنعتی انورٹرز کے لئے فاسٹ ڈی سی چارجنگ اسٹیشن جیسے ایپلی کیشنز اب ان اعلی درجے کی آئی جی بی ٹی ماڈیولز پر بہت زیادہ انحصار کرتے ہیں۔
آئی جی بی ٹی ٹکنالوجی کا مستقبل
اگرچہ وسیع بینڈ گیپ سیمیکمڈکٹرز جیسے سلیکن کاربائڈ (ایس آئی سی) اور گیلیم نائٹریڈ (جی اے این) کچھ ڈومینز میں آئی جی بی ٹی ایس کے ساتھ مقابلہ کرنا شروع کر رہے ہیں ، لیکن آئی جی بی ٹی اب بھی لاگت ، پختگی اور مضبوطی کے لحاظ سے مضبوط فوائد رکھتا ہے۔ مستقبل میں ہونے والی پیشرفتوں میں ہائبرڈ ماڈیول شامل ہونے کا امکان ہے جو آئی جی بی ٹی ایس اور ایس آئی سی ڈایڈس کو یکجا کرتے ہیں یا یہاں تک کہ مینوفیکچرنگ کی نئی تکنیک جیسے اضافی سیمیکمڈکٹر پرنٹنگ کا استعمال کرتے ہیں۔
مزید برآں ، آئی جی بی ٹی کنٹرول سسٹم تیزی سے ڈیجیٹل اور سافٹ ویئر کی وضاحت میں آجائے گا ، جس میں اے آئی این ہینسڈ مانیٹرنگ سسٹم موجود ہیں جو زیادہ سے زیادہ کارکردگی اور زندگی کے ل sw سوئچنگ پیٹرن کو انکولی طور پر ایڈجسٹ کرسکتے ہیں۔
چونکہ بجلی کے لئے عالمی دباؤ جاری ہے ، خاص طور پر آٹوموٹو اور قابل تجدید شعبوں میں ، آئی جی بی ٹی ایس درمیانے اور اعلی وولٹیج پاور کنورژن سسٹم میں ایک بنیادی بلڈنگ بلاک رہے گا۔
آئی جی بی ٹی انوویشن میں ایک قابل اعتماد کھلاڑی: جیانگسو ڈونگھائی سیمیکمڈکٹر کمپنی ، لمیٹڈ
آئی جی بی ٹی ٹکنالوجی کی ترقی میں فعال طور پر شراکت کرنے والی کمپنیوں میں ، جیانگسو ڈونگھائی سیمیکمڈکٹر کمپنی ، لمیٹڈ ، پاور سیمیکمڈکٹر اسپیس میں ایک سرشار صنعت کار اور جدت پسند کی حیثیت سے کھڑی ہے۔ اعلی کارکردگی والے آئی جی بی ٹی چپس اور ماڈیول تیار کرنے پر توجہ دینے کے ساتھ ، کمپنی بجلی کی نقل و حمل سے لے کر سمارٹ انرجی اور صنعتی آٹومیشن تک کی صنعتوں کی حمایت کرنے میں اہم کردار ادا کرتی ہے۔
جیانگسو ڈونگھائی سیمیکمڈکٹر قابل اعتماد ، موثر اور تیز رفتار آئی جی بی ٹی حل پیدا کرنے کے لئے جدید مینوفیکچرنگ کے عمل کے ساتھ گہری مادی مہارت کو جوڑتا ہے۔ جیسے جیسے کمپیکٹ ، پائیدار ، اور اعلی کارکردگی والے پاور ماڈیولز کی طلب میں اضافہ ہوتا جارہا ہے ، جیانگسو ڈونگھائی جیسی کمپنیاں آئی جی بی ٹی ٹکنالوجی کی اگلی نسل کو زیادہ پائیدار اور بجلی سے چلنے والے مستقبل کی فراہمی کے لئے ضروری ہیں۔
