تفاوت سیستم ماسفت و ای جی بی تی در اینورتر جوشکاری

تصور کنید، یک مدار دو بخشی داریم و می خواهیم جریان الکتریکی عبوری از بخش اول به بخش دوم مدار را کنترل کنیم. بنابراین باید قطعه ای بین بخش یک و دو قرار دهیم که در برخی مواقع جریان بخش اول را به طور کامل به بخش دوم منتقل کند و در برخی مواقع نیز جریان عبوری از مدار یک به دو را به طور کامل قطع کند و یا فقط اجازه عبور تنها قسمتی از جریان را به بخش دوم مدار منتقل کند. برای این منظور باید از ترانزیستور استفاده کنیم. پس ترانزیستور یک قطعه الکترونیکی است که جریان یا ولتاژ را کنترل و تنظیم کرده و درست مثل یک سوئیچ یا دروازه عمل می کند.

یکی از فناوری های پیشرفته ترانزیستور اثر میدان نیمه رسانا اکسید فلز بود که به دلیل عملکرد سریع و کیفیت بهتر در جوشکاری ، جایگزین ترانزیستورهای قدیمی شد.

در اینجا به عملکرد ماسفت mosfet  در جوشکاری  می پردازیم. ترانزیستور به روش ماسفت دارای 4 پایه اصلی می باشد که به شرح ذیل است:

در بیشتر mosfet هایی که در دستگاه ها برای جوشکاری استفاده می شوند پایه بدنه به منبع اتصال داده می شود. بنابراین در عمل این نوع ترانزیستور سه پایه ای در نظر گرفته می شود.

ماسفت ها ، سوئیچینگ با فرکانس بالایی دارند و می توانند در فرکانس های بالا 20 تا 100 کیلو هرتز باعث بهبود در عملکرد دستگاه شوند و به نوعی استفاده از آن ها در وزن دستگاه نیز تاثیر می گذارد و باعث کاهش وزن دستگاه می شود. در جوشکاری یکی از مهم ترین فرایند ها کیفیت جوشکاری است که در سیستم ماسفت به دلیل کنترل دقیق ولتاژ و جریان باعث بهبود در کیفیت جوشکاری نیز می گردد.

به طور کلی ماسفت (MOSFET) یکی از انواع ترانزیستور اثر میدانی و مخفف Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor یا ترانزیستور اثر میدان نیمه هادی فلزی اکسید است. این نوع ترانزیستور ساختار پیچیده و امپدانس ورودی بالا دارد، به همین دلیل در مدارهای مجتمع بسیار بزرگ استفاده می شود. این دستگاه نیمه رسانا (نیمه هادی) چهار ترمینال است که سیگنال های دیجیتال و آنالوگ را کنترل می کند. گیت ماسفت (دروازه ماسفت) بین منبع و تخلیه قرار دارد و با یک لایه نازک از اکسید فلز عایق بندی می شود تا از جریان بین دروازه و کانال جلوگیری کند. اندازه این قطعه کوچک است و به راحتی در مدارهای مجتمع مورد نظر قرار می یگرد. از ترانزیستور ماسفت برای تقویت سیگنال های ضعیف در انواع وسایل نیمه هادی، گوشی موبایل و کامپیوتر مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر آن سبب کاهش آسیب های ناشی از جریان های الکتریکی مدار و ایزولاسیون می شود. در ادامه مطالب به مباحث های بیشتر در مورد تفاوت ماسفت و igbt می پردازیم.

آی جی بی تی چیست ؟ igbt برای کنترل و سوئیچینگ جریان و لتاژ در توان و قدرت های بالا استفاده می شود و ترکیبی از دو سیستم ماسفت و بی جی تی می باشد و می توان گفت igbt  توانسته مزایای هر دوی آن ها را کسب کند. آی جی بی تی دارای سه پایه اصلی شامل امیتر ، کلکتور و دروازه یا گیت می باشد و عملکرد آن بدین صورت است که برق جریان ac  220 ولت یا 380 ولت را به وسیله پل دیودی یکنواخت می کند و در آخر به جریان dc  تبدیل می نماید. سیستم آی جی بی تی به عنوان یک سوئیچ الکترونیکی عمل می کند و با قطع و وصل کردن جریان مستقیم آن را به یک سیگنال ac  با فرکانس بالا تبدیل می نماید. شاید برایتان سوال باشد چرا فرکانس بالا در آی جی بی تی مهم است؟ در پاسخ به این سوال می توان گفت با فرکانس بالا می توان عملکرد دستگاه های بزرگتر را در دستگاه های کوچک نیز ایجاد کرد که باعث وزن و اندازه کوچک تر دستگاه می شود ، همچنین با سوئیچینگ سریع IGBT از تولید گرمای بیشتر در مدار می توان جلوگیری کرد و در نهایت کیفیت جوشکاری بالاتر می رود. آی جی بی تی ها در دستگاه های صنعتی و پرقدرت مناسب تر می باشند.

IGBT مخفف عبارت Insulated Gate Bipolar Transistor به معنی ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق شده است. بنابراین igbt نوعی ترانزیستور است. در واقع قطعه ای نیمه هادی (نیمه رسانا) می باشد که عملکردی بین ترانزیستور اثر میدان (ماسفت) و ترانزیستور پیوندی دو قطبی (BJT) دارد. یعنی آی جی بی تی بهترین ویژگی این دو ترانزیستور که ولتاژ اشباع پایین BJT و امپدانس ورودی بزرگ و سرعت سوئیچینگ بالای ماسفت (MOSFET) هستند را دارد.

این سیستم سه پایه (کلکتور، امیتر و گیت) دارد که دارای قابلیت هدایت الکتریکی هستند. ساختار داخلی دستگاه به دو بخش ورودی و خروجی تقسیم می شود که در ورودی آن یک ماسفت کانال N با گیت عایق و در بخش خروجی آن، ترانزیستور دو قطبی PNP وجود دارد و وجود این دو بخش ای سیستم را بسیار کاربردی کرده است.

از آن جا که igbt در زمینه های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد، بنابراین انواع مختلفی دارد. در این قسمت انواع مختلف آی جی بی تی را که در دستگاه جوش هم استفاده می شوند، معرفی خواهیم کرد که عبارتنداز :

مقاومت در برابر شوک های الکتریکی و پایداری مدار

تفاوت در قیمت و هزینه ها

با بررسی تفاوت ها شاید این پرسش برای شما ایجاد شده باشد که دستگاه جوش ماسفت بهتره یا igbt ؟

در پاسخ به این پرسش بهتر است به ذکر معایب و مزایای هر یک از این ترانزیستورها بپردازیم تا با دید بازتری اقدام به انتخاب و خرید نمایید.

مزایای استفاده از IGBT 

• توان ولتاژ بالا

• هدایت شوندگی ساده

• سرعت سوئیچینگ سریع

• مقاومت کم

• کنترل سرعت متغیر

این نوع ترازیستور به طور کلی ایراد خاصی ندارد، از جمله ایرادات قابل ذکر آن عبارت است از :

• مدارهای داخلی پیچیده تر

• قیمت بالا

• نیاز به تعویض در صورت آسیب دیدگی

---

مزایای استفاده از ماسفت برای جوشکاری:

• قیمت مناسب و فراوانی آن

• استفاده در توان های کم تر

• تعمیر راحت و آسان

• تغییرات زیاد مقاومت بار و ورودی

معایب استفاده از ماسفت در جوشکاری :

• ابعاد بزرگ

• وزن بیشتر نسبت به igbt

• هزینه تولید بیشتر نسبت به igbt

• تعداد قطعات بیشتر

این قطعه الکترونیکی که در صنایع الکترونیک کاربرد دارد، وظایف مختلفی دارد که اصلی ترین وظیفه آن، ذخیره انرژی الکتریکی است. به طور دقیق تر، وقتی دو سر یک خازن را به یک اختلاف پتانسیل وصل کنیم، بار الکتریکی را در صفحات خود ذخیره می کند و در زمان نیاز، آن را به مدار بر می گرداند. در واقع وقتی اختلاف پتانسیل به خازن اعمال می شود، صفحه ای از خازن که به پایه مثبت منبع تغذیه وصل شده است دارای بار مثبت می شود و صفحه ای که به پایه منفی منبع تغذیه متصل شده است دارای بار منفی می شود.

انواع خازن عبارتنداز :