نیمه هادی

Power semiconductors

نیمه هادی قدرت یک وسیله کلید مانند است که عمدتاً برای کنترل و تبدیل توان الکتریکی در مدارهای

الکترونیکی استفاده می شود. به طور کلی، این دستگاه ها از خواص الکترونیکی موجود در عناصر

نیمه هادی مانند آرسنید گالیم، ژرمانیوم و سیلیکون استفاده می کنند. این گجت‌ها

که دستگاه‌های برق نیز نامیده می‌شوند، معمولاً می‌توانند بیش از یک وات برق را

در طول عملکرد استاندارد دفع کنند. هنگامی که در مدارهای مجتمع به کار می روند،

معمولاً به آنها آی سی های قدرت می گویند که می توانند حاوی میلیون ها دستگاه متصل به هم در یک نیمه هادی باشند.

در بیشتر موارد، شکل اولیه یک دستگاه نیمه هادی قدرت در طول

دهه 1950 توسعه یافت. مهندس رابرت ان. هال با اختراع این دستگاه اعتبار دارد. این گجت‌های اولیه که

از ژرمانیوم ساخته شده‌اند، معمولاً دارای رتبه‌بندی جریان تقریباً 35 آمپر و ظرفیت ولتاژ حدود 200 ولت بودند.

آن را با نیمه هادی های قدرت مدرن مقایسه کنید، که اغلب هزاران آمپر و همچنین هزاران ولت را کنترل می کنند.

نیمه هادی قدرت یک وسیله کلید مانند است که عمدتاً برای کنترل و تبدیل توان الکتریکی در مدارهای الکترونیکی استفاده می شود.

انواع مختلفی از دستگاه های نیمه هادی قدرت وجود دارد، از جمله یک دیود قدرت،

یک ترانزیستور اثر میدانی نیمه هادی اکسید فلزی (MOSFET)، یک تریستور، و یک ترانزیستور دوقطبی

گیت عایق (IGBT). دیودهای برق معمولاً از قطعات الکترونیکی دو ترمینال ساخته می شوند.

آنها معمولاً جریان های الکتریکی را در جهت رو به جلو حمل می کنند و از ورود جریان در جهت معکوس جلوگیری می کنند.

برخلاف نیمه هادی های کم توان خود، آنها قادر به انتقال حجم قابل توجهی از جریان هستند.

ماسفت های برقی یکی از پرکاربردترین انواع کاربردهای نیمه هادی برق ولتاژ پایین هستند.

به طور معمول، آنها کمتر از 200 ولت هستند و برای کنترل کننده های موتور،

منابع تغذیه و مبدل های DC به DC استفاده می شوند. مانند دیود برق، ماسفت قدرت معمولاً

برای حمل مقادیر قابل توجهی توان الکتریکی مجهز است. آنها اغلب در ولتاژهای پایین کارآمدتر هستند

و سرعت کموتاسیون بالایی نسبت به سایر انواع نیمه هادی های قدرت دارند.

تریستور نوعی نیمه هادی قدرتی است که در همه چیز از دیمرهای سوئیچ نور و سیستم های کنترل فشار

گرفته تا کنترل های سرعت موتور و تنظیم کننده های سطح مایع استفاده می شود.

آنها از چهار لایه تشکیل شده اند و از مواد متناوب نوع P و N تشکیل شده اند

و معمولاً دارای سه الکترود هستند. آنها اغلب برای کنترل حجم قابل توجهی

از توان با استفاده از جریان یا ولتاژ تحریک کننده کوچک طراحی شده اند.

نیمه هادی قدرت ترانزیستور دوقطبی گیت عایق (IGBT) ابزاری است که

برای خاموش و روشن شدن سریع طراحی شده است. IGBT که به عنوان یک نوع

نیمه هادی قدرت بسیار کارآمد در نظر گرفته می شود، اغلب در سیستم های تهویه مطبوع

و خودروهای الکتریکی استفاده می شود. سیستم‌های استریو که حاوی تقویت‌کننده‌های سوئیچینگ هستند،

گاهی اوقات از IGBT برای کمک به سنتز امواج پیچیده استفاده می‌کنند.