Elektronik devreler içerisinde yer alan Insulated Gate Bipolar Transistor olarak bilinen IGBT, her zaman gerekli işlevi yerine getirmesi konusunda da ön planda yer alabilmektedir. Güç elektroniğinin gelişmesine katkıda bulunan bileşenlerden biri de IGBT’dir. Bu anlamda da birçok alanda devreye girebilecek olan IGBT, her zaman elektronik devrelerin vazgeçilmezi olarak sayılabilecektir. Diyot ya da triyak doğrultusunda da varlık gösterebilecek konumda da yer alarak, bu anlamda da ideal olarak sayılabilecektir.
IGBT, genel olarak izole edilmiş iki kutup içeren transistor olarak ifade edilmektedir. Yarı iletken olmasının yanı sıra 4 farklı tabakadan da meydana gelmektedir. Yalıtılmış transistor olarak da görülebilen bu yöndeki unsurlar, genel olarak güç devrelerinde yer almaktadır. Elektronik anahtarlamanın asıl olarak görülebilmektedir. Bu anahtarlama süreçlerinin de son derecede hızlı ve etkin bir biçimde gerçekleştirilmesini de sağlamaktadır.
IGBT’ nin Üç terminali vardır.
- Gate
- Collector
- Emitter
Bunda kapı terminali yalıtılmıştır. Bu cihaz, BJT (Bipolar Junction Transistor) ve MOSFET’in (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) birleşiminden yapılmıştır. IGBT, BJT’nin toplayıcı ve vericisi ile MOSFET’in kapı terminalinin birleştirilmesiyle yapılır.
Bundan emitör ve toplayıcı, transistörün adını alır ve geçit MOSFET’ten türetilir. Ayrıca 1kv voltajda çalışır ve 500 ila 100 amper akımı tolere edebilir. Ancak transistörün anahtarlama hızı daha az ve mosfet’in anahtarlama hızı en yüksek olduğu için anahtarlama hızı orta düzeydedir.
IGBT voltajı kontrol eder ve MOSFET voltajın kendisini kontrol eder. Bu cihaz, güç elektroniğinde kullanılanlar, özellikle PWM (Darbe Genişliği Modülasyonlu), UPS (Kesintisiz Güç Kaynakları), SMPS (Anahtarlamalı Güç Kaynakları) ve diğer güç devrelerinde kullanılanlar gibi birçok uygulama için uygundur. Transistör ve mosfet’e göre daha maliyetlidir, geçidindeki akım arttıkça çıkış gerilimi artar ama ancak bir limite kadar yükseltilebilir.
IGBT unsurları, gerilim kontrollerinin gerçekleştirildiği konumda yer almaktadır. İletim işlemleri sonrasında gerilimin ortadan kaldırılmasını sağlamaktadır. Enerjinin az sayıda kayba uğraması bakımından da öne çıkmaktadır. Pahalı bir araç olmasından ötürü de sadece özel ve büyük projeler içerisinde varlık gösterebilmektedir. Genel olarak birçok farklı sistemin parçası olduğu da ifade edilebilmektedir.
- Değişken Frekans Sürücü Devreleri (VFD)
- Elektrikli otomobiller
- Elektrik içeren raylı taşıma sistemleri
- Soğutucu elektronik sistemler
- Klimalar
- Stereo sistemler
- UPS’ler
IGBT içerisinde izolasyon malzemeleri de katı polimerlerden tercih edilmektedir. Bu malzemeler pek verimli olmadığından farklı bir arayışa da gidilmektedir.
IGBT Görevleri Nelerdir?
IGBT seçenekleri yükseltici olarak bilinen amfilerde kullanılabilmektedir. Karmaşık elektronik devreler içerisinde önemli bir yer tutmakta olup, PWM adı verilen sinyal genişlik modülasyonu içerisinde önemli bir yer tutmaktadır.
Son nesil IGBT tasarımları kapsamında yüksek sinyaller yaratma işlevlerinden ötürü tercih edilebilmektedir. Partiküllere ya da plazmalara dayalı fizik işlemlerinde de sık sık tercih edilebilmektedir. Diğer aynı işlevi gören tasarımlara göre daha uygun fiyatlı olmasından ötürü de fazlasıyla yöneldikleri bir konumda olabilmektedir.
IGBT seçenekleri son olarak elektrikli otomobil modellerinde de yer almaktadır. Yeni jenerasyonda var olan otomobil modelleri için önemli bir yerde bulunmaktadır.
IGBT Modellerine Dair Özellikler
IGBT kapsamında var olan ve serbest dolaşım diyotlarını içeren herhangi bir modülün 1200 Amper ve 3300 V derecesine kadar dayanıklı bir şekilde varlık gösterdiği de söylenebiliyor.
H köprüsü doğrultusunda var olan ve 4lü olarak ifade edilen IGBT modüllerinin iç yapısı da daha az seviyelerde destek verebilmektedir.
Küçük versiyonlarıyla da öne çıkan IGBT versiyonları da dikkat çekmektedir. Bu türde var olan 30 A ve 900 V değerindeki çalışma prensibine sahip olan tasarımlar da adından söz ettirmektedir.
Powerex CM600DU-24NFH modelinde var olan IGBT seçeneği de diyotların gözlem altında tutulması ve serbest dolaşımlarını gerçekleştirmesi konusunda öne çıkmaktadır.
