பவர் டிரான்சிஸ்டர்கள்

ஆற்றல் டிரான்சிஸ்டர்களின் முக்கிய வகுப்புகள்

டிரான்சிஸ்டர் என்பது இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட pn சந்திப்புகளைக் கொண்ட ஒரு குறைக்கடத்தி சாதனம் மற்றும் பூஸ்ட் மற்றும் சுவிட்ச் ஆகிய இரண்டிலும் செயல்படும் திறன் கொண்டது.

பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸில், டிரான்சிஸ்டர்கள் முழுமையாக கட்டுப்படுத்தக்கூடிய சுவிட்சுகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. கட்டுப்பாட்டு சமிக்ஞையைப் பொறுத்து, டிரான்சிஸ்டரை மூடலாம் (குறைந்த கடத்தல்) அல்லது திறந்த (அதிக கடத்தல்).

ஆஃப் நிலையில், டிரான்சிஸ்டர் வெளிப்புற சுற்றுகளால் நிர்ணயிக்கப்பட்ட முன்னோக்கி மின்னழுத்தத்தைத் தாங்கும், அதே சமயம் டிரான்சிஸ்டர் மின்னோட்டம் சிறிய மதிப்புடையது.

திறந்த நிலையில், டிரான்சிஸ்டர் வெளிப்புற சுற்றுகளால் நிர்ணயிக்கப்பட்ட நேரடி மின்னோட்டத்தை நடத்துகிறது, அதே நேரத்தில் டிரான்சிஸ்டரின் விநியோக முனையங்களுக்கு இடையே உள்ள மின்னழுத்தம் சிறியது. டிரான்சிஸ்டர்கள் தலைகீழ் மின்னோட்டத்தை நடத்த முடியாது மற்றும் தலைகீழ் மின்னழுத்தத்தை தாங்க முடியாது.

செயல்பாட்டின் கொள்கையின்படி, ஆற்றல் டிரான்சிஸ்டர்களின் பின்வரும் முக்கிய வகுப்புகள் வேறுபடுகின்றன:

• இருமுனை டிரான்சிஸ்டர்கள்,

• ஃபீல்ட் எஃபெக்ட் டிரான்சிஸ்டர்கள், அவற்றில் மிகவும் பரவலானவை மெட்டல் ஆக்சைடு குறைக்கடத்தி (எம்ஓஎஸ்) டிரான்சிஸ்டர்கள் (எம்ஓஎஸ்எஃப்இடி - மெட்டல் ஆக்சைடு செமிகண்டக்டர் ஃபீல்ட் எஃபெக்ட் டிரான்சிஸ்டர்),

• கட்டுப்பாட்டு p-n-சந்தி அல்லது நிலையான தூண்டல் டிரான்சிஸ்டர்கள் (SIT) (SIT-நிலையான தூண்டல் டிரான்சிஸ்டர்) கொண்ட புல விளைவு டிரான்சிஸ்டர்கள்,

• காப்பிடப்பட்ட கேட் பைபோலார் டிரான்சிஸ்டர் (ஐஜிபிடி).

இருமுனை டிரான்சிஸ்டர்கள்

இருமுனை டிரான்சிஸ்டர் என்பது ஒரு டிரான்சிஸ்டர் ஆகும், இதில் மின்னோட்டங்கள் இரண்டு எழுத்துக்களின் கட்டணங்களின் இயக்கத்தால் உருவாக்கப்படுகின்றன - எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள்.

இருமுனை டிரான்சிஸ்டர்கள் வெவ்வேறு கடத்துத்திறன் கொண்ட குறைக்கடத்தி பொருட்களின் மூன்று அடுக்குகளைக் கொண்டுள்ளது. கட்டமைப்பின் அடுக்குகளின் மாற்று வரிசையைப் பொறுத்து, pnp மற்றும் npn வகைகளின் டிரான்சிஸ்டர்கள் வேறுபடுகின்றன. சக்தி டிரான்சிஸ்டர்களில், n-p-n வகையின் டிரான்சிஸ்டர்கள் பரவலாக உள்ளன (படம் 1, a).

கட்டமைப்பின் நடுத்தர அடுக்கு அடிப்படை (பி) என்று அழைக்கப்படுகிறது, கேரியர்களை உட்பொதிக்கும் (உட்பொதிக்கும்) வெளிப்புற அடுக்கு உமிழ்ப்பான் (ஈ) என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் கேரியர்களை சேகரிக்கிறது - சேகரிப்பான் (சி). அடுக்குகள் ஒவ்வொன்றும்-அடிப்படை, உமிழ்ப்பான் மற்றும் சேகரிப்பான்-சுற்று உறுப்புகள் மற்றும் வெளிப்புற சுற்றுகளுடன் இணைக்க ஒரு கம்பி உள்ளது. MOSFET டிரான்சிஸ்டர்கள். MOS டிரான்சிஸ்டர்களின் செயல்பாட்டின் கொள்கையானது மின்புலத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் ஒரு மின்கடத்தா மற்றும் குறைக்கடத்திக்கு இடையிலான இடைமுகத்தின் மின் கடத்துத்திறனில் ஏற்படும் மாற்றத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது.

டிரான்சிஸ்டரின் கட்டமைப்பிலிருந்து, பின்வரும் வெளியீடுகள் உள்ளன: கேட் (ஜி), சோர்ஸ் (எஸ்), வடிகால் (டி), அதே போல் அடி மூலக்கூறிலிருந்து (பி) வெளியீடு, பொதுவாக மூலத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது (படம் 1, b).

MOS டிரான்சிஸ்டர்களுக்கும் இருமுனை டிரான்சிஸ்டர்களுக்கும் இடையே உள்ள முக்கிய வேறுபாடு என்னவென்றால், அவை மின்னோட்டத்தை விட மின்னழுத்தத்தால் (அந்த மின்னழுத்தத்தால் உருவாக்கப்பட்ட புலம்) இயக்கப்படுகின்றன. MOS டிரான்சிஸ்டர்களில் உள்ள முக்கிய செயல்முறைகள் ஒரு வகை கேரியர்கள் காரணமாகும், இது அவற்றின் வேகத்தை அதிகரிக்கிறது.

MOS டிரான்சிஸ்டர்களின் மாறிய மின்னோட்டங்களின் அனுமதிக்கப்பட்ட மதிப்புகள் கணிசமாக மின்னழுத்தத்தைப் பொறுத்தது.50 A வரையிலான மின்னோட்டங்களில், அனுமதிக்கக்கூடிய மின்னழுத்தம் பொதுவாக 100 kHz வரையிலான மாறுதல் அதிர்வெண்ணில் 500 V ஐ விட அதிகமாக இருக்காது.

SIT டிரான்சிஸ்டர்கள்

இது ஒரு கட்டுப்பாட்டு p-n- சந்தி (படம் 6.6., C) கொண்ட புலம்-விளைவு டிரான்சிஸ்டர்களின் வகை. SIT டிரான்சிஸ்டர்களின் இயக்க அதிர்வெண் பொதுவாக 100 kHz ஐ விட 1200 V வரை சுவிட்ச் சர்க்யூட் மின்னழுத்தம் மற்றும் 200 - 400 A வரை மின்னோட்டத்துடன் இருக்காது.

IGBT டிரான்சிஸ்டர்கள்

இருமுனை மற்றும் புல விளைவு டிரான்சிஸ்டர்களின் நேர்மறை பண்புகளை ஒரு டிரான்சிஸ்டரில் இணைக்க விருப்பம் IGBT - டிரான்சிஸ்டர் (படம் 1., d) உருவாக்க வழிவகுத்தது.

IGBT - டிரான்சிஸ்டர் இது பைபோலார் டிரான்சிஸ்டர் போன்ற குறைந்த டர்ன்-ஆன் பவர் இழப்பையும், ஃபீல்ட்-எஃபெக்ட் டிரான்சிஸ்டரின் பொதுவான உயர் கட்டுப்பாட்டு சுற்று உள்ளீட்டு மின்மறுப்பையும் கொண்டுள்ளது.

அரிசி. 1. டிரான்சிஸ்டர்களின் வழக்கமான கிராஃபிக் பெயர்கள்: a)-பைபோலார் டிரான்சிஸ்டர் வகை p-p-p; b)-MOSFET-டிரான்சிஸ்டர் ஒரு n-வகை சேனலுடன்; c)-பிஎன்-சந்தியைக் கட்டுப்படுத்தும் SIT-டிரான்சிஸ்டர்; ஈ) - IGBT டிரான்சிஸ்டர்.

பவர் IGBT டிரான்சிஸ்டர்களின் மாறிய மின்னழுத்தங்கள் மற்றும் இருமுனை மின்னழுத்தங்கள் 1200 V க்கு மேல் இல்லை, மேலும் தற்போதைய வரம்பு மதிப்புகள் 20 kHz அதிர்வெண்ணில் பல நூறு ஆம்பியர்களை அடைகின்றன.

மேலே உள்ள பண்புகள் நவீன ஆற்றல் மின்னணு சாதனங்களில் பல்வேறு வகையான ஆற்றல் டிரான்சிஸ்டர்களின் பயன்பாட்டின் பகுதிகளை வரையறுக்கின்றன. பாரம்பரியமாக, இருமுனை டிரான்சிஸ்டர்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன, இதன் முக்கிய குறைபாடு குறிப்பிடத்தக்க அடிப்படை மின்னோட்டத்தின் நுகர்வு ஆகும், இது ஒரு சக்திவாய்ந்த இறுதிக் கட்டுப்பாட்டு நிலை தேவைப்படுகிறது மற்றும் ஒட்டுமொத்த சாதனத்தின் செயல்திறன் குறைவதற்கு வழிவகுத்தது.

பின்னர் புலம்-விளைவு டிரான்சிஸ்டர்கள் உருவாக்கப்பட்டன, அவை வேகமானவை மற்றும் கட்டுப்பாட்டு அமைப்பை விட குறைந்த சக்தியை பயன்படுத்துகின்றன.MOS டிரான்சிஸ்டர்களின் முக்கிய தீமை என்னவென்றால், மின் மின்னோட்டத்தின் ஓட்டத்திலிருந்து அதிக சக்தி இழப்பு ஆகும், இது நிலையான I - V பண்புகளின் தனித்தன்மையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

சமீபத்தில், பயன்பாட்டுத் துறையில் முன்னணி நிலை IGBT களால் ஆக்கிரமிக்கப்பட்டுள்ளது - இருமுனை மற்றும் புலம்-விளைவு டிரான்சிஸ்டர்களின் நன்மைகளை இணைக்கும் டிரான்சிஸ்டர்கள். SIT - டிரான்சிஸ்டர்களின் கட்டுப்படுத்தும் சக்தி ஒப்பீட்டளவில் சிறியது, அதனால்தான் இது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது ஆற்றல் மின்னணுவியல் அவர்கள் அதை கண்டுபிடிக்கவில்லை.

பவர் டிரான்சிஸ்டர்களின் பாதுகாப்பான செயல்பாட்டை உறுதி செய்தல்

பவர் டிரான்சிஸ்டர்களின் நம்பகமான செயல்பாட்டிற்கான முக்கிய நிபந்தனை, குறிப்பிட்ட இயக்க நிலைமைகளால் நிர்ணயிக்கப்பட்ட நிலையான மற்றும் டைனமிக் வோல்ட்-ஆம்பியர் பண்புகளின் பாதுகாப்பு செயல்பாட்டிற்கு இணங்குவதை உறுதி செய்வதாகும்.

பவர் டிரான்சிஸ்டர்களின் பாதுகாப்பை நிர்ணயிக்கும் வரம்புகள்:

• சேகரிப்பாளரின் அதிகபட்ச அனுமதிக்கக்கூடிய மின்னோட்டம் (வடிகால்);

• டிரான்சிஸ்டரால் சிதறடிக்கப்பட்ட சக்தியின் அனுமதிக்கப்பட்ட மதிப்பு;

• மின்னழுத்த சேகரிப்பாளரின் அதிகபட்ச அனுமதிக்கக்கூடிய மதிப்பு - உமிழ்ப்பான் (வடிகால் - மூல);

ஆற்றல் டிரான்சிஸ்டர்களின் துடிப்பு முறைகளில், செயல்பாட்டு பாதுகாப்பு வரம்புகள் கணிசமாக நீட்டிக்கப்படுகின்றன. இது டிரான்சிஸ்டர்களின் குறைக்கடத்தி கட்டமைப்பின் அதிக வெப்பத்தை ஏற்படுத்தும் வெப்ப செயல்முறைகளின் செயலற்ற தன்மை காரணமாகும்.

ஒரு டிரான்சிஸ்டரின் டைனமிக் I - V பண்பு பெரும்பாலும் மாற்றப்பட்ட சுமையின் அளவுருக்களால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, செயலில் உள்ள தூண்டல் சுமையை அணைப்பது முக்கிய உறுப்பு மீது அதிக மின்னழுத்தத்தை ஏற்படுத்துகிறது. இந்த மிகை மின்னழுத்தங்கள் சுய-தூண்டல் EMF Um = -Ldi / dt ஆல் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன, இது மின்னோட்டம் பூஜ்ஜியத்திற்கு குறையும் போது சுமையின் தூண்டல் கூறுகளில் ஏற்படுகிறது.

செயலில் உள்ள - தூண்டல் சுமை மாறும்போது அதிக மின்னழுத்தங்களை அகற்ற அல்லது கட்டுப்படுத்த, பல்வேறு மாறுதல் பாதை உருவாக்கும் (CFT) சுற்றுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இது விரும்பிய மாறுதல் பாதையை உருவாக்க உதவுகிறது. எளிமையான வழக்கில், இது ஒரு தூண்டல் சுமையை தீவிரமாக நிறுத்தும் டையோடு அல்லது MOS டிரான்சிஸ்டரின் வடிகால் மற்றும் மூலத்திற்கு இணையாக இணைக்கப்பட்ட RC சுற்று.