शक्ति एलेक्ट्रॉनिकी और शक्ति मॉसफेट

शॉर्टकट: मतभेद, समानता, समानता गुणांक, संदर्भ।

शक्ति एलेक्ट्रॉनिकी और शक्ति मॉसफेट के बीच अंतर

शक्ति एलेक्ट्रॉनिकी vs. शक्ति मॉसफेट

हिताची की J100 परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव का कार्ड ठोस-अवस्था-एलेक्ट्रानिकी का उपयोग करके विद्युत शक्ति का परिवर्तन एवं नियंत्रण से सम्बन्धित ज्ञान को शक्ति एलेक्ट्रॉनिकी (Power electronics) कहते हैं। यद्यपि शक्ति एलेक्ट्रानिकी में छोटे-मोटे सभी इलेक्ट्रॉनिक अवयव प्रयुक्त होते हैं, किन्तु निम्नलिखित अवयवय शक्ति एलेक्ट्रानिकी के विशिष्टि पहचान हैं-. पॉवर मॉसफेट: ये दोनो ही मॉसफेट १२० वोल्ट और ३० अम्पीयर सतत धारा ले सकने में सक्षम हैं। शक्ति मॉसफेट या 'पॉवर मॉसफेट' (Power MOSFET) विशेष प्रकार के मॉसफेट होते हैं जो अपेक्षाकृत अधिक विद्युत शक्ति संभाल सकते हैं। अर्थात ये अधिक वोल्टता या अधिक धारा या अधिक वोल्टता और धारा को हैंडिल करने में सक्षम होते हैं। आईजीबीटी, एससीआर आदि अन्य पावर-एलेक्ट्रानिक युक्तियों की अपेक्षा इन्हें उपयोग में लाने का मुख्य लाभ यह है कि इन्हें अधिक आवृत्ति पर चालू-बन्द (ON/OFF) किया जा सकता है। शक्ति-परिपथों को जितनी अधिक आवृत्ति पर चलाया जाता है, उनमें लगने वाले प्रेरकत्व, ट्रांसफॉर्मर, संधारित्र आदि का आकार उतने ही छोटे होते हैं। शक्ति मॉसफेट विशेषतः कम वोल्टता पर काम करना हो तो पॉवर मॉसफेट के उपयोग से दक्षता अधिक मिलती है। अधिक वोल्टता वाले पॉवर मॉसफेटों की चालू अवस्था का प्रतिरोध (ON resistance) अधिक होता है जिसके कारण इनके उपयोग से अधिक शक्ति क्षय होता है और कम दक्षता प्राप्त होती है। इसी कारण शक्ति मॉसफेट कम वोल्टता (२०० वोल्ट से कम) पर सर्वाधिक उपयोग किया जाने वाला स्विच है। शक्ति मॉसफेट के कार्य करने का तरिका वही है जो कम शक्ति पर काम करने वाले मॉसफेट का है। जब सन् १९७० दशक के आखिरी दिनों में आईसी निर्माण के लिये CMOS तकनीक का विकास हुआ तो मॉसफेट का जन्म हुआ। .

मॉसफेट

n-चैनेल मॉस्फेट का V-I वैशिष्ट्य: इसमें लाल रंग से रंजित भाग को 'रैखिक क्षेत्र' (लिनियर जोन) और पीले रंग से रंजित भाग को 'संतृप्त क्षेत्र' (सैचुरेटेड जोन) कहते हैं। मॉसफेट (Mmetal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor या MOSFET / MOS-FET / MOS FET) एक एलेक्ट्रॉनिक युक्ति है जो विद्युत संकेतों को प्रवर्धित करने या स्विच करने के काम आती है। वैसे तो यह चार टांगों (टर्मिनल) वाली युक्ति है (स्त्रोत (S), गेट (G), ड्रेन (D) और बॉडी (B)) किन्तु प्रायः B टर्मिनल को स्रोत टर्मिनल के साथ जोड़कर ही इसका उपयोग किया जाता है। अतः व्यावहारिक रूप से अन्य फिल्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टरों की भांति यह भी तीन टर्मिनल वाली युक्ति बन जाती है। किसी समय बीजेटी सर्वाधिक प्रयुक्त युक्ति थी, किन्तु अब मॉसफेट ही डिजिटल और एनालॉग दोनों परिपथों में सर्वाधिक प्रयुक्त युक्ति बन गयी है। इसका कारण यह है कि मॉस्फेट के प्रयोग से एकीकृत परिपथों में सस्ते में बहुत अधिक 'पैकिंग घनत्व' प्राप्त किया जा रहा है। यद्यपि आजकल गेट को विलग करने के लिये 'मेटल आक्साइड' के बजाय डॉप किया हुआ पॉलीसिलिकॉन उपयोग किया जाता है फिर भी इसका पुराना नाम MOSFET अब भी अपरिवर्तित है। मॉस्फेट की ड्रेन-सोर्स धारा को गेट और सोर्स के बीच के विभवान्तर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। चूंकि गेट, मॉस्फेट के शेष भागों से विलगित (insulated) होता है, गेत को चलाने (ड्राइव करने) के लिये अत्यन्त कम धारा की जरूरत होती है। .

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सिलिकॉन कन्ट्रोल्ड रेक्टिफायर

"एससीआर" का प्रतीकात्मक चिन्ह ' "एससीआर" का कार्यात्मक चिन्ह ' हीट-सिंक पर लगा हुआ एक '''एससीआर''' सिलिकॉन कन्ट्रोल्ड रेक्टिफायर (Silicon-controlled rectifier) या एससीआर (SCR) या सिलिकॉन नियंत्रित दिष्टकारी एक तीन सिरों से युक्त अर्धचालक वैद्युत युक्ति है। यह सिलिकॉन से ही बनता है (जर्मेनियम से बनाना सम्भव नहीं है)। यह एक चार स्तरों वाली (PNPN) युक्ति है जो नियंत्रित दिष्टकारी के रूप में प्रयोग किया जाता है। इस दृष्टि से यह डायोड से भिन्न है कि डायोड का प्रयोग करके नियंत्रित तरीके से प्रत्यावर्ती धारा को दिष्ट धारा में नहीं बदला जा सकता। इसमें तीन सिरे होये हैं जिन्हें धनाग्र (एनोड), ऋणाग्र (कैथोड) और गेट के नाम से जाना जाता है। एससीआर बहुत कम धारा और वोल्टेज से लेकर हजारों एम्पीयर और हजारों वोल्ट रेटिंग के उपलब्ध हैं। यह एक बहुत ही मजबूत (रग्गेड) युक्ति है जो आसानी से खराब नहीं होती। .

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इंसुलेटेड गेट बाईपोलर ट्रांजिस्टर

एक आई.जी.बी.टी का पार-अनुभाग (क्रॉस-सेक्शन) जिसमें मॉस्फेट और बाईपोलर ट्रांज़िस्टर के आंतरिक कनेक्शन दिखाये गये हैं आइजीबीटी का प्रतीक चिन्ह इन्सुलेड गेट बाइपोलर ट्रान्जिस्टर (अंग्रेज़ी:Insulated Gate Bipolar Transistor, लघु:आइजीबीटी) एक अर्धचालक वैद्युत युक्ति है जो आधुनिक शक्ति इलेक्ट्रॉनिक परिपथों में त्वरित स्विच के रूप में प्रयोग की जा रही है। इसमें तीन सिरे होते हैं - कलेक्टर, एमिटर और गेट। जैसा कि नाम से ही विदित है, इसका गेट 'इन्सुलेटेड' होता है जिसके कारण इसे ड्राइव करना ट्रान्जिस्टर की तुलना में आसान है। आइजीबीटी को ट्रान्जिस्टर और मॉसफेट के सम्मिलन से बनी युक्ति (डिवाइस) के रूप में देखा जाता है जिसका इन्पुट (गेट) मॉसफेट् जैसा है और आउटपुट बीजेटी जैसा। आइजीबीटी में कई अच्छाइयाँ है। वस्तुत: इसमें मॉसफेट और बीजेटी दोनो की अच्छाइयों का मेल है। इसको ड्राइव करना बीजेटी से आसान है और चालू (ON) स्टेट में इसमें शक्ति की हानि मोस्फेट् की अपेक्षा कम होता है। इस कारण मध्यम शक्ति के कार्यों के लिये इस डिवाइस ने बीजेटी और मॉस्फेट दोनो को बाहर कर दिया है। उच्च दक्षता के साथ स्विच करने में समर्थ होने के कारण यह आज के विद्युत कारों, वैरिएबल स्पीड रेफ्रिजेरटरों, एयर-कन्डिशनरों, वरिएबल स्पीड ड्राइव आदि में प्रयुक्त हो रही है। .

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