Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) in Hindi

Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT)

Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) in Hindi: पावर सेमीकंडक्टर स्विच कई प्रकार के होते हैं, और इन स्विचेस में, इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर (IGBT) भी एक है, जो BJT, MOSFET और thyristor (थायरिस्टर) की कुछ विशेषताओं को जोड़ता है। इसके लिए दो अलग-अलग प्रतीकों को नीचे चित्र में दिखाया गया है। इसके टर्मिनलों को गेट, कलेक्टर और एमिटर कहा जाता है। एक अन्य संस्करण में, उन्हें गेट (Gate), ड्रेन (Drain) और सोर्स (Source) के रूप में नामित किया गया है।

IGBT में निम्नलिखित गुण होते हैं:

1. इसमें MOSFET के मामले में एक उच्च प्रतिबाधा गेट होता है।
2. IGBT के पास BJT के मामले में low ON-OFF वोल्टेज पर काम करता है।
3. यह GTO के मामले में नकारात्मक वोल्टेज को रोक सकता है।

एक IGBT में, गेट ड्राइव सरल और उच्च स्विचिंग स्पीड पर काम करता है। इसमें पावर सर्किट इंटीग्रेशन की क्षमता और स्नबरलेस ऑपरेशन होता है। यह सामान्य रूप से AC मोटर ड्राइव, UPS सिस्टम, स्विच्ड मोड पावर सप्लाई (SMPS), A 600 V, 50 A में डिवाइस के लिए केवल 3.2 वोल्ट के ON वोल्टेज की जरुरत होती है।

 

Basic Structure of Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT)

IGBT की मूल संरचना को नीचे दिखाए गए चित्र (A) में दिखाया गया है। इसकी संरचना MOSFET के ऊर्ध्वाधर DMOS संरचना के समान होती है, लेकिन इनमे केवल एक अंतर होता है, IGBT में प्रयुक्त सब्सट्रेट pn है, जबकि, MOSFET में, यह nn है (ऊर्ध्वाधर क्रॉस-सेक्शन दृश्य से यह स्पष्ट है कि कलेक्टर C है जिसे IGBT का ड्रेन भी कहा जाता है)।

IGBT के समतुल्य सर्किट को ऊपर चित्र (B) में दिखाया गया है। कलेक्टर टर्मिनल को Drain भी कहा जाता है। चित्र (B) में उन परिस्थितियों के दौरान अवांछनीय और अपरिहार्य संरचना संचालन को दिखाता है, जब गेट पर collector current का नियंत्रण नहीं होता है। 

IGBT Characteristics (Static V-I Characteristics)

IGBT की स्थिर I-V characteristics को नीचे दिए गए चित्र (B) में दिखाया गया है, जब इसे sorce पर voltage apply किया जाता है जैसा कि नीचे चित्र (A) में दिखाया गया है, जो एक power MOSFET के समान है। p+ सब्सट्रेट को छोड़ कर, IGBT का सिलिकॉन क्रॉस-सेक्शन लगभग एक power MOSFET के समान होता है।

IGBT का व्यवहार power MOSTFT की तुलना में BJT के काफी करीब होता है, क्योंकि  forward direction में, इसकी विशेषताएँ Bipolar Junction Transistor से मिलती हैं और ऐसा p + सब्सट्रेट की उपस्थिति के कारण होता है, जो एक PN-जंक्शन (p+ सब्सट्रेट और n- बहाव) बनाता है। इसलिए, यह एक वोल्टेज-नियंत्रित (voltage-controlled) उपकरण है जो इनपुट वोल्टेज V_GE द्वारा नियंत्रित होता है लेकिन गेट करंट (IG) द्वारा नहीं। चित्र (B) से, यह देखा जा सकता है कि I_C और V_GE  के बीच संबंध रैखिक है।

Applications of Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT के अनुप्रयोग)

IGBT को व्यापक रूप से मध्यम शक्ति अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है जैसे कि DC और AC मोटर ड्राइव, UPS सिस्टम, बिजली की आपूर्ति, और सोलनॉइड, और Relay । हालांकि IGBT BJTs की तुलना में कुछ अधिक महंगे होते हैं, फिर भी वे low गेट-ड्राइव आवश्यकताओं, कम स्विचिंग losses और छोटे स्नबर सर्किट आवश्यकताओं के कारण लोकप्रिय हो रहे हैं।

IGBT कन्वर्टर्स BJT कन्वर्टर्स की तुलना में छोटे तथा सस्ते होते हैं।