چونکہ آٹوموٹو انڈسٹری بجلی کی طرف تیز ہوتی ہے ، ایک ٹیکنالوجی خاموشی سے اس انقلاب کو طاقت بخشتی ہے: موصل گیٹ بائپولر ٹرانجسٹر (آئی جی بی ٹی)۔ اگرچہ بیٹریاں اور موٹریں اکثر الیکٹرک گاڑیوں (ای وی) میں روشنی ڈالتی ہیں ، یہ آئی جی بی ٹی ہے جو برقی توانائی کو تبدیل کرنے اور ان پر قابو پانے میں پردے کے پیچھے ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ اس کے بغیر ، الیکٹرک پاور ٹرین - ایک ای وی کا بہت دل - موثر یا قابل اعتماد طریقے سے کام کرنے کے لئے جدوجہد کرے گا۔ یہ سمجھنا کہ آئی جی بی ٹی کس طرح کام کرتے ہیں اور ان کا فرق کیوں پڑتا ہے وہ بجلی کے دور کے حقیقی انجن کی تعریف کرنے کے لئے ضروری ہے۔
داخلی دہن سے بجلی سے چلنے تک
روایتی گاڑیاں اندرونی دہن انجنوں پر انحصار کرتی ہیں جو ایندھن کو مکینیکل توانائی میں تبدیل کرتی ہیں۔ اس کے برعکس ، ای وی بیٹریوں سے چلنے والی برقی موٹروں کا استعمال کرتے ہیں۔ تاہم ، یہ سوئچ اتنا آسان نہیں ہے جتنا کسی بیٹری کو موٹر سے جوڑنا۔ موٹروں کو موثر انداز میں چلانے کے لئے موجودہ (AC) میں ردوبدل کی ضرورت ہوتی ہے ، جبکہ بیٹریاں براہ راست موجودہ (DC) اسٹور کرتی ہیں۔ اس خلا کو پُر کرنے کے لئے بجلی کے الیکٹرانکس کی ضرورت ہوتی ہے ، ایک ایسا فیلڈ جو بجلی کی توانائی کے تبادلوں ، کنٹرول اور انتظام سے متعلق ہے۔ ای وی ایس میں اس فیلڈ کے بنیادی حصے میں آئی جی بی ٹی ہے۔
آئی جی بی ٹی ایس ای وی کے پاور ٹرین میں الیکٹرانک سوئچ کے طور پر کام کرتا ہے ، خاص طور پر انورٹر میں ، جو ڈی سی کو بیٹری سے موٹر کے لئے اے سی میں تبدیل کرتا ہے۔ وہ ہائی وولٹیجز اور دھاروں پر تیزی سے سوئچنگ کے قابل بناتے ہیں ، جس سے موٹر کی رفتار ، ٹارک اور کارکردگی کو عین مطابق کنٹرول کرنا ممکن ہوتا ہے - جبکہ توانائی کے نقصان کو کم سے کم کرتے ہوئے۔
IGBT کیا ہے؟
ایک موصل گیٹ بائپولر ٹرانجسٹر میں دو بڑی ٹرانجسٹر ٹیکنالوجیز کو یکجا کیا گیا ہے: MOSFET (میٹل آکسائڈ سیمیکمڈکٹر فیلڈ اثر ٹرانجسٹر) اور بی جے ٹی (بائپولر جنکشن ٹرانجسٹر)۔ نتیجہ ایک ایسا آلہ ہے جس میں بی جے ٹی کی اعلی موجودہ ہینڈلنگ کی گنجائش کے ساتھ ساتھ ، ایم او ایس ایف ای ٹی کی ان پٹ سادگی اور تیز رفتار سوئچنگ اسپیڈ ہے۔
ساختی طور پر ، ایک آئی جی بی ٹی میں تین ٹرمینلز ہیں: گیٹ ، کلکٹر ، اور ایمیٹر۔ گیٹ پر ایک چھوٹا سا وولٹیج کلکٹر اور ایمیٹر کے مابین ایک بہت بڑا حالیہ کنٹرول کرتا ہے۔ یہ ڈیزائن IGBTs کو خاص طور پر ایپلی کیشنز کے ل suitable موزوں بنا دیتا ہے جس میں اعلی وولٹیج اور موجودہ - بجلی کی گاڑیوں کے پاور ٹرینوں میں عام طور پر ضرورت ہوتی ہے۔
انورٹر: جہاں آئی جی بی ٹی ایس بھاری لفٹنگ کرتے ہیں
کرشن انورٹر وہ جگہ ہے جہاں آئی جی بی ٹی ایس اپنا سب سے اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ یہ ڈی سی وولٹیج کو بیٹری پیک (عام طور پر 300V اور 800V کے درمیان) سے تین فیز AC وولٹیج میں تبدیل کرتا ہے جو موٹر کو طاقت دیتا ہے۔ انورٹر اس کو پلس کی چوڑائی ماڈیولیشن (پی ڈبلیو ایم) کے ذریعے حاصل کرتا ہے ، ایک ایسی تکنیک جہاں آئی جی بی ٹی ایس تیزی سے سوئچ اور آف - اکثر دسیوں ہزاروں بار فی سیکنڈ میں سوئچ کرتا ہے۔
ان دالوں کے ڈیوٹی سائیکل کو ایڈجسٹ کرکے ، انورٹر ایک ایسی لہراتی شکل کو شکل دیتا ہے جو سینوسائڈل اے سی پاور کو نقل کرتا ہے۔ یہ عمل نہ صرف عین مطابق بلکہ موثر بھی ہونا چاہئے۔ جب بھی آئی جی بی ٹی سوئچ کرتا ہے ، گرمی کی شکل میں توانائی کا تھوڑا سا نقصان ہوتا ہے۔ گاڑیوں کی حد اور کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لئے ان نقصانات کو کم کرنا ضروری ہے۔
ای وی کے لئے اعلی درجے کی آئی جی بی ٹی ماڈیولز کم اسٹیٹ وولٹیج قطرہ (ترسیل کے نقصانات کو کم کرنے) اور سوئچنگ نقصانات کو کم سے کم کرنے کے ل optim بہتر سوئچنگ سلوک کے ساتھ ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ حقیقی دنیا کی ڈرائیونگ میں ، اس کا مطلب ہے ہموار ایکسلریشن ، بہتر تخلیق نو بریک اور کم ضائع توانائی۔
ہائی وولٹیج ، اعلی موجودہ ، اعلی توقعات
الیکٹرک گاڑیاں ایسے اجزاء کا مطالبہ کرتی ہیں جو انتہائی بجلی کے تناؤ کو سنبھال سکتی ہیں۔ جدید ای وی میں پاور ٹرین ایکسلریشن کے دوران سیکڑوں ایم پی ایس کو اپنی طرف متوجہ کرسکتا ہے اور 600V سے زیادہ وولٹیجز پر کام کرسکتا ہے۔ آئی جی بی ٹی ان شرائط کو سنبھالنے کے لئے منفرد طور پر قابل ہیں شکریہ:
ہائی وولٹیج مسدود کرنے کی گنجائش (عام طور پر 600V - 1700V)
اعلی موجودہ کثافت ، انہیں کمپیکٹ ابھی تک طاقتور بناتا ہے
مضبوط تھرمل کارکردگی ، آپریشن کے دوران پیدا ہونے والی گرمی کا مقابلہ کرنا
ای وی کے لئے زیادہ تر آئی جی بی ٹی ماڈیولز پاور ماڈیولز میں ضم ہوجاتے ہیں جس میں متعدد آئی جی بی ٹی ، فری وہیلنگ ڈایڈس ، گیٹ ڈرائیور ، اور یہاں تک کہ تھرمل سینسر بھی شامل ہیں۔ یہ ماڈیول سخت آٹوموٹو ماحول - کمپن ، درجہ حرارت سائیکلنگ ، اور خلائی رکاوٹوں کو سنبھالنے کے لئے ڈیزائن کیے گئے ہیں جبکہ زیادہ سے زیادہ بجلی کی کارکردگی کی فراہمی کرتے ہوئے۔
دوبارہ پیدا ہونے والی بریک اور دو طرفہ بجلی کا بہاؤ
آئی جی بی ٹی ایس بھی ایک اور کلیدی ای وی ٹکنالوجی میں مرکزی حیثیت رکھتا ہے: دوبارہ پیدا ہونے والی بریک۔ اس موڈ میں ، الیکٹرک موٹر جنریٹر کی حیثیت سے کام کرتی ہے ، اور سست روی کے دوران گاڑی کی متحرک توانائی کو بجلی کی توانائی میں تبدیل کرتی ہے۔ پاور الیکٹرانکس کو لازمی طور پر توانائی کے بہاؤ کی سمت کو تبدیل کرنا ہوگا - موٹر سے واپس بیٹری تک۔
آئی جی بی ٹی ایس کنٹرولڈ سوئچنگ کے ذریعہ اس دو طرفہ موجودہ بہاؤ کی سہولت فراہم کرتا ہے۔ تیزی سے آن اور آف کرنے اور بڑے موجودہ اسپائکس کو سنبھالنے کی ان کی قابلیت موثر توانائی کی بازیابی کے قابل بناتی ہے ، ڈرائیونگ کی حد کو بہتر بناتی ہے اور مکینیکل بریکنگ اجزاء پر لباس کو کم کرتی ہے۔
تھرمل مینجمنٹ: دباؤ میں ٹھنڈا رکھنا
اگرچہ آئی جی بی ٹی موثر ہیں ، وہ اب بھی گرمی پیدا کرتے ہیں ، خاص طور پر تیز رفتار سوئچنگ کے دوران یا اعلی موجودہ بوجھ کے تحت۔ تھرمل مینجمنٹ اس طرح ایک اہم پہلو ہے IGBT درخواست ۔ ای وی میں ضرورت سے زیادہ گرمی کارکردگی کو ہراساں کرسکتی ہے یا ناکامی کا باعث بن سکتی ہے ، لہذا کولنگ کے جدید حل استعمال کیے جاتے ہیں۔
ایلومینیم نائٹریڈ سیرامک سبسٹریٹس اعلی تھرمل چالکتا کے لئے
مائع ٹھنڈا بیس پلیٹ اعلی طاقت والے ماڈیولز میں
انٹیگریٹڈ تھرمل سینسر اصل وقت کے درجہ حرارت کی نگرانی کے لئے
ڈرائیونگ کے تمام حالات میں مستقل کارکردگی کو یقینی بنانے کے ل I IGBTs اکثر تھرمل انٹرفیس میٹریل اور ہیٹ اسپریڈرز کے ساتھ ملتے ہیں۔
مقابلہ: IGBTS بمقابلہ SIC MOSFETS
جیسے جیسے ٹکنالوجی تیار ہوتی ہے ، سلیکن کاربائڈ (ایس آئی سی) موسفٹ ای وی ایپلی کیشنز میں آئی جی بی ٹی ایس کے ممکنہ چیلینجر کے طور پر ابھرا ہے۔ ایس آئی سی ڈیوائسز تیز رفتار سوئچنگ کی رفتار ، کم نقصانات اور اعلی درجہ حرارت پر بہتر کارکردگی پیش کرتے ہیں۔ تاہم ، وہ بڑے پیمانے پر پیداوار میں نمایاں طور پر زیادہ مہنگے اور کم پختہ ہیں۔
فی الحال ، درمیانی رینج ای وی اور ہائبرڈ میں آئی جی بی ٹی کا غالب انتخاب ہے ، خاص طور پر جہاں لاگت کی کارکردگی اہم ہے۔ بہت سے پریمیم ای وی ایس ایس آئی سی ایم او ایف ای ٹی کو اپنانا شروع کر رہے ہیں ، خاص طور پر 800V فن تعمیرات کے ل ، ، لیکن آئی جی بی ٹی ایس اب بھی بہت سے مرکزی دھارے میں موجود ای وی میں عام 400V سسٹم میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔
مربوط حل اور سمارٹ ماڈیولز
ڈیزائن کو آسان بنانے اور وشوسنییتا کو بہتر بنانے کے لئے ، جدید ای وی پاور ٹرین تیزی سے آئی جی بی ٹی پر مبنی ذہین پاور ماڈیول (آئی پی ایم) کا استعمال کرتے ہیں۔ یہ ماڈیول مل جاتے ہیں:
آئی جی بی ٹی ایس اور گیٹ ڈرائیور
آن چپ تحفظ (اوور وولٹیج کے خلاف ، حد سے زیادہ ، اور اوورپرمیچر کے خلاف)
تشخیص اور آراء کی صلاحیتیں
EMI فلٹرنگ اور کمپیکٹ پیکیجنگ
یہ انضمام نظام کی پیچیدگی کو کم کرنے ، ناکامی کی شرح کو کم کرنے ، اور مینوفیکچرنگ میں آسانی کو بہتر بنانے میں مدد کرتا ہے - بڑے پیمانے پر ای وی کی پیداوار کے لئے اہم۔
لمبی عمر ، وشوسنییتا ، اور حفاظت
آٹوموٹو ماحول میں ، وشوسنییتا غیر گفت و شنید ہے۔ آئی جی بی ٹی ماڈیولز سخت قابلیت کی جانچ سے گزرتے ہیں ، جس میں تھرمل سائیکلنگ ، نمی کی مزاحمت ، کمپن ٹیسٹ ، اور اعلی وولٹیج تناؤ کے منظرنامے شامل ہیں۔ ان کی ناکامی کے طریقہ کار اچھی طرح سے سمجھے جاتے ہیں ، اور وہ مناسب تھرمل مینجمنٹ کے ساتھ ایک دہائی سے زیادہ معتبر طور پر کام کرسکتے ہیں۔
مزید برآں ، بلٹ میں حفاظتی خصوصیات جیسے شارٹ سرکٹ پروٹیکشن ، ڈیسوریشن کا پتہ لگانے ، اور نرم موڑ کے طریقہ کار کو یقینی بنانا ہے کہ غلطی کی صورتحال میں بھی ، آئی جی بی ٹی ایس اور اس کے مسافروں کی حفاظت کرتے ہوئے ، خوبصورتی سے بند ہوجاتے ہیں۔
بجلی کی نقل و حرکت کا مستقبل چلانا
بجلی کی نقل و حرکت میں منتقلی محض موٹروں کے لئے انجنوں کو تبدیل کرنے کے بارے میں نہیں ہے۔ اس میں اس بات پر غور کرنا شامل ہے کہ توانائی کو کس طرح منظم ، ذخیرہ اور استعمال کیا جاتا ہے۔ آئی جی بی ٹی ایس اس تبدیلی میں ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ وہ توانائی کے دربان کی حیثیت سے کام کرتے ہیں ، اس بات کو یقینی بناتے ہیں کہ بیٹری سے ہر واٹ کو موثر انداز میں حرکت میں تبدیل کیا جائے یا بریک کے دوران ذخیرہ کیا جائے۔
جیسا کہ ای وی کو اپنانے کا عالمی سطح پر بڑھتا ہے ، اسی طرح زیادہ موثر ، قابل اعتماد اور کمپیکٹ پاور الیکٹرانکس کا مطالبہ بھی ہوتا ہے۔ آئی جی بی ٹی ، خاص طور پر خندق گیٹ ڈھانچے اور فیلڈ اسٹاپ ڈیزائن جیسی بدعات کے ساتھ ، ان مطالبات کو پورا کرنے کے لئے تیار ہوتے رہتے ہیں۔ ان کی جگہ بالآخر کچھ اعلی درجے کی ایپلی کیشنز میں ایس آئی سی ڈیوائسز کی جگہ ہوسکتی ہے ، لیکن ابھی کے لئے ، وہ ای وی پاور ٹرین کا ورک ہارس بنے ہوئے ہیں۔
نتیجہ
آئی جی بی ٹی ایس الیکٹرک گاڑیوں کے غیر منقول ہیرو ہیں۔ وہ پہیے منتقل نہیں کرتے ہیں اور نہ ہی توانائی کو ذخیرہ کرتے ہیں ، لیکن وہ اس بات کو یقینی بناتے ہیں کہ بجلی بیٹری سے سڑک تک عین مطابق اور موثر طریقے سے بہتی ہے۔ کرشن انورٹرز سے لے کر دوبارہ پیدا ہونے والی بریک تک ، تھرمل مینجمنٹ انٹیگریٹڈ سیفٹی خصوصیات تک ، آئی جی بی ٹی ایس ای وی کے پاور ٹرین میں تقریبا ہر اہم فنکشن کو کم کرتے ہیں۔
چونکہ آٹوموٹو دنیا صفر کے اخراج اور ہوشیار نقل و حرکت کی طرف دوڑتی ہے ، آئی جی بی ٹی ایس صرف برقرار نہیں رہ رہے ہیں - وہ اس تبدیلی کو آگے بڑھا رہے ہیں۔ ان کے کردار کو سمجھنے سے پیچیدہ اور دلچسپ ٹکنالوجی کو روشن کرنے میں مدد ملتی ہے جو جدید برقی گاڑیوں کو نہ صرف ممکن بناتی ہے ، بلکہ طاقتور ، محفوظ اور موثر بناتی ہے۔
