পাওয়ার ট্রানজিস্টর

পাওয়ার ট্রানজিস্টরের প্রধান ক্লাস

একটি ট্রানজিস্টর হল একটি সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস যাতে দুটি বা ততোধিক পিএন জংশন থাকে এবং এটি বুস্ট এবং সুইচ উভয় মোডে কাজ করতে সক্ষম।

পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সে, ট্রানজিস্টরগুলি সম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রণযোগ্য সুইচ হিসাবে ব্যবহৃত হয়। নিয়ন্ত্রণ সংকেতের উপর নির্ভর করে, ট্রানজিস্টর বন্ধ (নিম্ন পরিবাহী) বা খোলা (উচ্চ পরিবাহী) হতে পারে।

অফ স্টেটে, ট্রানজিস্টর বাহ্যিক সার্কিট দ্বারা নির্ধারিত ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ সহ্য করতে সক্ষম, যখন ট্রানজিস্টর কারেন্টের মান কম।

খোলা অবস্থায়, ট্রানজিস্টর বহিরাগত সার্কিট দ্বারা নির্ধারিত একটি সরাসরি কারেন্ট পরিচালনা করে, যখন ট্রানজিস্টরের সরবরাহ টার্মিনালগুলির মধ্যে ভোল্টেজ ছোট হয়। ট্রানজিস্টর বিপরীত কারেন্ট পরিচালনা করতে অক্ষম এবং বিপরীত ভোল্টেজ সহ্য করতে পারে না।

অপারেশন নীতি অনুসারে, পাওয়ার ট্রানজিস্টরগুলির নিম্নলিখিত প্রধান শ্রেণিগুলিকে আলাদা করা হয়েছে:

• বাইপোলার ট্রানজিস্টর,

• ফিল্ড ইফেক্ট ট্রানজিস্টর, যার মধ্যে সবচেয়ে বিস্তৃত হল মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর (MOS) ট্রানজিস্টর (MOSFET — মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড ইফেক্ট ট্রানজিস্টর),

• নিয়ন্ত্রণ p-n-জাংশন বা স্ট্যাটিক ইন্ডাকশন ট্রানজিস্টর (SIT) (SIT-স্ট্যাটিক ইন্ডাকশন ট্রানজিস্টর) সহ ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টর,

• ইনসুলেটেড গেট বাইপোলার ট্রানজিস্টর (IGBT)।

বাইপোলার ট্রানজিস্টর

একটি বাইপোলার ট্রানজিস্টর হল একটি ট্রানজিস্টর যেখানে দুটি অক্ষরের চার্জের চলাচলের মাধ্যমে স্রোত তৈরি হয় - ইলেকট্রন এবং ছিদ্র।

বাইপোলার ট্রানজিস্টর বিভিন্ন পরিবাহিতা সহ অর্ধপরিবাহী পদার্থের তিনটি স্তর নিয়ে গঠিত। কাঠামোর স্তরগুলির পরিবর্তনের ক্রম অনুসারে, পিএনপি এবং এনপিএন ধরণের ট্রানজিস্টরগুলিকে আলাদা করা হয়। পাওয়ার ট্রানজিস্টরগুলির মধ্যে, n-p-n ধরনের ট্রানজিস্টরগুলি ব্যাপক (চিত্র 1, ক)।

কাঠামোর মাঝের স্তরটিকে বেস (B) বলা হয়, বাইরের স্তর যা বাহককে ইনজেক্ট করে (এম্বেড করে) তাকে বলা হয় ইমিটার (E), এবং বাহকগুলিকে সংগ্রহ করে — সংগ্রাহক (C)। প্রতিটি স্তর - বেস, ইমিটার এবং সংগ্রাহক - সার্কিট উপাদান এবং বাহ্যিক সার্কিটের সাথে সংযোগ করার জন্য একটি তার রয়েছে। MOSFET ট্রানজিস্টর। এমওএস ট্রানজিস্টরগুলির পরিচালনার নীতিটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবের অধীনে একটি অস্তরক এবং একটি সেমিকন্ডাক্টরের মধ্যে ইন্টারফেসের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা পরিবর্তনের উপর ভিত্তি করে।

ট্রানজিস্টরের গঠন থেকে, নিম্নলিখিত আউটপুট রয়েছে: গেট (G), উৎস (S), ড্রেন (D), পাশাপাশি সাবস্ট্রেট (B) থেকে একটি আউটপুট, সাধারণত উত্সের সাথে সংযুক্ত থাকে (চিত্র 1, খ)।

MOS ট্রানজিস্টর এবং বাইপোলার ট্রানজিস্টরগুলির মধ্যে প্রধান পার্থক্য হল যে তারা কারেন্টের পরিবর্তে ভোল্টেজ (সেই ভোল্টেজ দ্বারা তৈরি ক্ষেত্র) দ্বারা চালিত হয়। এমওএস ট্রানজিস্টরগুলির প্রধান প্রক্রিয়াগুলি এক ধরণের ক্যারিয়ারের কারণে হয়, যা তাদের গতি বাড়ায়।

এমওএস ট্রানজিস্টরের সুইচ করা কারেন্টের গ্রহণযোগ্য মান উল্লেখযোগ্যভাবে ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে।50 A পর্যন্ত স্রোতে, 100 kHz পর্যন্ত সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সিতে অনুমোদিত ভোল্টেজ সাধারণত 500 V এর বেশি হয় না।

SIT ট্রানজিস্টর

এটি একটি নিয়ন্ত্রণ p-n-জাংশন (চিত্র 6.6., সি) সহ এক ধরণের ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টর। SIT ট্রানজিস্টরগুলির অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি সাধারণত 100 kHz এর বেশি হয় না একটি সুইচড সার্কিট ভোল্টেজ 1200 V পর্যন্ত এবং স্রোত 200 - 400 A পর্যন্ত।

আইজিবিটি ট্রানজিস্টর

একটি ট্রানজিস্টরে বাইপোলার এবং ফিল্ড ইফেক্ট ট্রানজিস্টরের ইতিবাচক বৈশিষ্ট্যগুলিকে একত্রিত করার ইচ্ছা IGBT — ট্রানজিস্টর তৈরির দিকে পরিচালিত করেছিল (চিত্র 1., d)।

IGBT - ট্রানজিস্টর এটি একটি বাইপোলার ট্রানজিস্টরের মতো কম টার্ন-অন পাওয়ার লস এবং ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টরের মতো একটি উচ্চ নিয়ন্ত্রণ সার্কিট ইনপুট প্রতিবন্ধকতা রয়েছে।

ভাত। 1. ট্রানজিস্টরের প্রচলিত গ্রাফিক উপাধি: a)-বাইপোলার ট্রানজিস্টর প্রকার p-p-p; b)-এমওএসএফইটি-ট্রানজিস্টার একটি এন-টাইপ চ্যানেল সহ; c)-SIT-ট্রানজিস্টর কন্ট্রোলিং পিএন-জাংশন সহ; d) — IGBT ট্রানজিস্টর।

পাওয়ার IGBT ট্রানজিস্টরের সুইচড ভোল্টেজগুলি, সেইসাথে বাইপোলারগুলি, 1200 V-এর বেশি নয় এবং বর্তমান সীমা মানগুলি 20 kHz ফ্রিকোয়েন্সিতে কয়েকশ অ্যাম্পিয়ারে পৌঁছায়।

উপরের বৈশিষ্ট্যগুলি আধুনিক পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিতে বিভিন্ন ধরণের পাওয়ার ট্রানজিস্টরের প্রয়োগের ক্ষেত্রগুলিকে সংজ্ঞায়িত করে। ঐতিহ্যগতভাবে, বাইপোলার ট্রানজিস্টরগুলি ব্যবহার করা হত, যার প্রধান অসুবিধা ছিল একটি উল্লেখযোগ্য বেস কারেন্টের ব্যবহার, যার জন্য একটি শক্তিশালী চূড়ান্ত নিয়ন্ত্রণ পর্যায় প্রয়োজন এবং সামগ্রিকভাবে ডিভাইসের কার্যকারিতা হ্রাস পেয়েছে।

তারপরে ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টরগুলি তৈরি করা হয়েছিল, যা নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার চেয়ে দ্রুত এবং কম শক্তি খরচ করে।এমওএস ট্রানজিস্টরগুলির প্রধান অসুবিধা হ'ল পাওয়ার কারেন্টের প্রবাহ থেকে শক্তির বৃহৎ ক্ষতি, যা স্ট্যাটিক I — V বৈশিষ্ট্যের বিশেষত্ব দ্বারা নির্ধারিত হয়।

সম্প্রতি, প্রয়োগের ক্ষেত্রে শীর্ষস্থানীয় অবস্থানটি আইজিবিটি - ট্রানজিস্টর দ্বারা দখল করা হয়েছে যা বাইপোলার এবং ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টরের সুবিধাগুলিকে একত্রিত করে৷ SIT-এর সীমিত ক্ষমতা - ট্রানজিস্টর তুলনামূলকভাবে ছোট, যে কারণে এটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স তারা এটি খুঁজে পায়নি।

পাওয়ার ট্রানজিস্টরের নিরাপদ অপারেশন নিশ্চিত করা

পাওয়ার ট্রানজিস্টরগুলির নির্ভরযোগ্য অপারেশনের প্রধান শর্ত হল নির্দিষ্ট অপারেটিং অবস্থার দ্বারা নির্ধারিত স্ট্যাটিক এবং ডাইনামিক ভোল্ট-অ্যাম্পিয়ার উভয় বৈশিষ্ট্যের নিরাপত্তা অপারেশনের সাথে সম্মতি নিশ্চিত করা।

পাওয়ার ট্রানজিস্টরগুলির নিরাপত্তা নির্ধারণ করে এমন সীমাবদ্ধতাগুলি হল:

• সংগ্রাহকের সর্বাধিক অনুমোদিত বর্তমান (নিকাশী);

• ট্রানজিস্টর দ্বারা অপসারিত শক্তির অনুমোদিত মান;

• ভোল্টেজ সংগ্রাহকের সর্বাধিক অনুমোদিত মান — ইমিটার (ড্রেন — উত্স);

পাওয়ার ট্রানজিস্টরের অপারেশনের পালস মোডগুলিতে, অপারেশনাল নিরাপত্তা সীমা উল্লেখযোগ্যভাবে প্রসারিত হয়। এটি তাপীয় প্রক্রিয়াগুলির জড়তার কারণে হয় যা ট্রানজিস্টরগুলির অর্ধপরিবাহী কাঠামোর অতিরিক্ত গরম করে।

একটি ট্রানজিস্টরের গতিশীল I — V বৈশিষ্ট্যটি মূলত সুইচ করা লোডের পরামিতি দ্বারা নির্ধারিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি সক্রিয় - ইন্ডাকটিভ লোড বন্ধ করার ফলে মূল উপাদানটিতে একটি ওভারভোল্টেজ সৃষ্টি হয়। এই ওভারভোল্টেজগুলি স্ব-প্রবর্তক EMF Um = -Ldi / dt দ্বারা নির্ধারিত হয়, যা লোডের প্রবর্তক উপাদানে ঘটে যখন বর্তমান শূন্যে নেমে যায়।

একটি সক্রিয় - ইন্ডাকটিভ লোড স্যুইচ করার সময় ওভারভোল্টেজগুলি দূর করতে বা সীমাবদ্ধ করতে, বিভিন্ন সুইচিং পাথ ফর্মিং (CFT) সার্কিট ব্যবহার করা হয়, যা পছন্দসই সুইচিং পাথ গঠন করতে সক্ষম করে। সহজ ক্ষেত্রে, এটি একটি ডায়োড হতে পারে যেটি সক্রিয়ভাবে একটি প্রবর্তক লোড বন্ধ করে দেয়, বা এমওএস ট্রানজিস্টরের ড্রেন এবং উত্সের সমান্তরালে সংযুক্ত একটি আরসি সার্কিট।