ماذا تعني البوابة المتكاملة للتبديل بالثيرستور (IGCT)

ماذا تعني البوابة المتكاملة للتبديل الثايرستور (IGCT)

الثايرستور ذو البوابة المتكاملة IGCT (الثايرستور ذو البوابة المتكاملة) هو نوع جديد من أجهزة أشباه الموصلات الكهربائية المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية ذات الطاقة العملاقة التي تم نشرها في عام 1996. IGCT عبارة عن جهاز جديد لتبديل أشباه الموصلات عالية الطاقة يعتمد على هيكل GTO ، باستخدام بنية بوابة متكاملة لمحرك الأقراص الثابتة للبوابة ، باستخدام بنية طبقة عازلة وتقنية باعث شفاف للأنود. له خصائص حالة الثايرستور وخصائص تحويل الترانزستور. نظرًا لهيكل المخزن المؤقت وتكنولوجيا الباعث الضحلة ، يتم تقليل الفقد الديناميكي بحوالي 50٪. بالإضافة إلى ذلك ، يدمج هذا النوع من الأجهزة أيضًا صمامًا ثنائيًا حرًا بخصائص ديناميكية جيدة على شريحة واحدة ، وذلك للجمع بشكل عضوي بين انخفاض الجهد المنخفض على الحالة للثايرستور ، والجهد الكهربي العالي وخصائص التبديل المستقرة للترانزستور بطريقته الفريدة

تحقق IGCT تقدمًا كبيرًا في الطاقة والموثوقية وسرعة التبديل والكفاءة والتكلفة والوزن والحجم ، وتقدم قفزة جديدة إلى المجموعة الكاملة من أجهزة إلكترونيات الطاقة. يدمج IGCT رقاقة GTO مع دائرة الصمام الثنائي المتوازي المضاد وبوابة القيادة ، ثم يتصل بسائق البوابة بطريقة الحث المنخفض. فهو يجمع بين مزايا القدرة المستقرة على إيقاف تشغيل الترانزستور وانخفاض حالة فقدان الثايرستور ، ويعطي أداءً كاملاً لأداء الثايرستور على المسرح ، ويعرض خصائص الترانزستور في مرحلة الخروج. يتميز IGCT بخصائص التيار الكبير والجهد العالي وتردد التحويل العالي والموثوقية العالية والهيكل المدمج والخسارة المنخفضة وتكلفة التصنيع المنخفضة والعائد العالي. GTO مع تقنية الثايرستور هو جهاز شائع للتبديل عالي الطاقة. لديها أداء أعلى في قطع التيار الكهربائي من IGBT بتقنية الترانزستور. ومع ذلك ، فإن تقنية القيادة القياسية GTO المستخدمة على نطاق واسع تسبب عملية تشغيل وإيقاف غير متساوية ، مما يتطلب دوائر امتصاص DV / dt و di / dt عالية التكلفة ووحدات قيادة بوابة عالية الطاقة ، مما يؤدي إلى انخفاض الموثوقية والسعر المرتفع ، كما أنه لا يفضي إلى اتصال السلسلة. ومع ذلك ، قبل نضج تقنية MCT عالية الطاقة ، أصبح IGCT هو المخطط المفضل للتيار المتردد عالي الجهد وعالي الطاقة ومنخفض التردد.

يوضح الشكل أدناه مخطط IGCT غير المتماثل

IGCT مشابه لـ GTO. وهو أيضًا جهاز طرفي رباعي الطبقات. يتكون GCT من آلاف من GCTs. يتم مشاركة الأنود والبوابة ، بينما يتم توصيل الكاثود بشكل متوازٍ. يتمثل الاختلاف المهم عن GTO في وجود طبقة عازلة داخل أنود IGCT ، ويتم استخدام الأنود الشفاف (المنفذ) لاستبدال أنود الدائرة القصيرة لـ GTO. آلية التشغيل هي نفسها تمامًا مثل آلية GTO ، لكن آلية إيقاف التشغيل مختلفة تمامًا عن آلية GTO. أثناء عملية إيقاف IGCT ، يمكن أن تتغير GCT على الفور من حالة التشغيل إلى حالة الحظر ، وتصبح ترانزستور PNP ثم إيقاف التشغيل ، لذلك ليس لها حد Du / dt خارجي ؛ يجب تحويل GTO من خلال حالة وسيطة غير مستقرة ليست في وضع التشغيل أو الإيقاف (أي "GTO area") ، لذلك يحتاج GTO إلى دائرة امتصاص كبيرة لقمع معدل التغيير Du / dt للجهد المطبق. يمكن اعتبار الدائرة المكافئة لـ IGCT في حالة الحظر بمثابة توصيل متسلسل لدائرة مفتوحة أساسية وترانزستور PNP منخفض الكسب وإمداد طاقة البوابة.

قوة الزناد IGCT صغيرة. يمكن تحويل دائرة مراقبة الزناد والحالة ونواة أنبوب IGCT إلى مجموعة كاملة ، ويمكن إدخال وإخراج إشارة الزناد وإشارة حالة العمل من خلال ألياف بصرية. يدمج IGCT مزايا تقنية GTO وترانزستور الطاقة الحديث IGBT. باستخدام التكنولوجيا الرئيسية التي يمكن من خلالها توصيل أجهزة إيقاف التشغيل عالية الطاقة بشكل بسيط وموثوق به في سلسلة ، لا يوجد لدى IGCT منافس حقيقي في مجال الجهد المتوسط ​​والعالي ومجال تطبيق الطاقة العالية بقوة 0.5mva 100mva. مقارنة أداء أجهزة الطاقة IGBT و GTO و IGCT:

تضمن مزايا الخسارة المنخفضة والتبديل السريع لـ IGCT أنه يمكن استخدامه بشكل موثوق وفعال في محول 300 KVA 10MVA بدون سلسلة أو متوازي. عند التوصيل في سلسلة ، يمكن تمديد طاقة العاكس إلى 100mva. على الرغم من أن وحدة IGBT عالية الطاقة لها بعض الخصائص الممتازة ، مثل التحكم النشط في di / dt و DV / DT ، والتثبيت النشط ، ومن السهل تحقيق حماية تيار الدائرة القصيرة والحماية النشطة ، إلخ. ومع ذلك ، نظرًا لعيوب فقد التوصيل العالي ، وفتح الدائرة بعد التلف وعدم وجود بيانات تشغيل موثوقة طويلة الأجل ، فإن التطبيق العملي لوحدة IGBT عالية الطاقة في محول التردد المنخفض عالي الطاقة محدود. لذلك ، سيصبح IGCT جهاز الطاقة المفضل لمحول التردد عالي الطاقة والجهد العالي.