Różnica między IGBT i MOSFET

Tranzystory bipolarne były jedynym prawdziwym tranzystorem mocy, dopóki nie pojawiły się bardzo wydajne mosfets na początku lat siedemdziesiątych. BJTS przeszły istotne ulepszenia swojej wydajności elektrycznej od momentu powstania pod koniec 1947 r. I nadal jest szeroko stosowany w obwodach elektronicznych. Tranzystory dwubiegunowe mają stosunkowo powolne cechy wyłączenia i wykazują ujemny współczynnik temperatury, który może spowodować awarię wtórne. MOSFETS są jednak urządzeniami, które są kontrolowane napięciem, a nie kontrolowane prądem. Mają dodatni współczynnik temperatury dla rezystancji, który zatrzymuje ucieczkę termiczną, w wyniku czego awaria wtórna nie występuje. Następnie Igbts wszedł na zdjęcie pod koniec lat 80. IGBT jest w zasadzie skrzyżowaniem tranzystorów dwubiegunowych i mosfetów, a także jest kontrolowane przez napięcie jak MOSFET. W tym artykule podkreślono kilka kluczowych punktów porównujących dwa urządzenia.

Co to jest mosfet?

MOSFET, skrót od „Tranzystor pola półprzewodnika tlenku metalu”, jest specjalnym rodzajem tranzystora efektu polowego szeroko stosowanego w bardzo dużych obwodach zintegrowanych, dzięki jego wyrafinowanej strukturze i wysokiej impedancji wejściowej impedancji. Jest to czterokrotne urządzenie półprzewodników, które kontroluje zarówno sygnały analogowe, jak i cyfrowe. Brama znajduje się między źródłem a odpływem i jest izolowana cienką warstwą tlenku metalu, która zapobiega przepływowi prądu między bramą a kanałem. Technologia jest teraz wykorzystywana we wszystkich rodzajach urządzeń półprzewodników w celu wzmocnienia słabych sygnałów.

Co to jest IGBT?

IGBT, oznacza „izolowany tranzystor dwubiegunowy”, to trzyterminowe urządzenie półprzewodnikowe, które łączy zdolność notowania prądu dwubiegunowego tranzystora z łatwością kontroli MOSFET. Są to stosunkowo nowe urządzenie w elektronice energetycznej zwykle używane jako przełącznik elektroniczny w szerokim zakresie aplikacji, od mediów do ultra wysokiej mocy, takich jak zasilacze w trybie przełączonym (SMP). Jego struktura jest prawie identyczna z strukturą MOSFET, z wyjątkiem dodatkowego substratu P pod podłożem N.

Różnica między IGBT i MOSFET

1. Podstawowy IGBT i MOSFET

IGBT oznacza izolowany tranzystor dwubiegunowy, podczas gdy MOSFET jest skrót. Chociaż oba są kontrolowanymi przez napięcie urządzeń półprzewodników, które najlepiej działają w aplikacjach zasilających tryb przełączania (SMPS), IGBTS łączą zdolność obsługi o wysokiej prądu dla tranzystorów dwubiegunowych z łatwością kontroli MOSFET. IGBT są strażnikami prądu, które łączą zalety BJT i ​​MOSFET do użytku w obwodach zasilania i sterowania silnikiem. MOSFET jest specjalnym rodzajem tranzystora efektu polowego, w którym zastosowane napięcie określa przewodność urządzenia.

2. Zasada pracy IGBT i MOSFET

IGBT jest zasadniczo urządzeniem MOSFET, które kontroluje dwubiegunowy tranzystor połączenia z obiema tranzystorami zintegrowanymi na jednym kawałku krzemu, podczas gdy MOSFET jest najczęstszym izolowanym FET, najczęściej wytwarzanym przez kontrolowane utlenianie silikonu. MOSFET zazwyczaj działa przez elektroniczną zmianę szerokości kanału przez napięcie na elektrodzie zwanej bramą, która znajduje się między źródłem a odpływem, i jest izolowana cienką warstwą tlenku krzemu. MOSFET może funkcjonować na dwa sposoby: tryb wyczerpania i tryb ulepszenia.

3. Impedancja wejściowa IGBT i MOSFET

IGBT to kontrolowane napięcie urządzenie dwubiegunowe z dużą impedancją wejściową i dużą zdolnością do obsługi czynności dwubiegunowej tranzystora dwubiegunowego. Mogą być łatwe do kontrolowania w porównaniu z aktualnymi urządzeniami kontrolowanymi w aplikacjach o wysokiej prądu. MOSFETS nie wymagają prawie żadnego prądu wejściowego do kontrolowania prądu obciążenia, co czyni je bardziej rezystancyjnymi na terminalu bramki, dzięki warstwie izolacji między bramą a kanałem. Warstwa jest wykonana z tlenku krzemu, który jest jednym z najlepszych zastosowanych izolatorów. Wydajnie blokuje zastosowane napięcie, z wyjątkiem małego prądu upływu.

4. Odporność na uszkodzenia

MOSFET są bardziej podatne na rozładowanie elektrostatyczne (ESD), ponieważ impedancja technologii MOS w MOS nie pozwoli, aby ładunek rozproszył się w bardziej kontrolowany sposób. Dodatkowy izolator tlenku krzemu zmniejsza pojemność bramki, co sprawia, że ​​jest wrażliwa na skoki o bardzo wysokim napięciu. MOSFETS są bardzo wrażliwe na ESDS. IGBT z trzeciej generacji łączy charakterystykę napędu napędu MOSFET z niską zdolnością do oporności na dwubiegunowy tranzystor, czyniąc je wyjątkowo tolerancyjnymi w stosunku do przeciążeń i skoków napięcia.

5. Zastosowania IGBT i MOSFET

Urządzenia MOSFET są szeroko stosowane do przełączania i wzmacniania sygnałów elektronicznych w urządzeniach elektronicznych, zwykle do zastosowań o wysokim szumie. Najwięcej zastosowania MOSFET jest zasilacze w trybie przełączników, a także można je używać w wzmacniaczach klasy D. Są najczęstszym tranzystorem efektu terenowego i mogą być używane zarówno w obwodach analogowych, jak i cyfrowych. Z drugiej strony IGBT są używane w zastosowaniach średnich do ultra dużej mocy, takich jak zasilacz trybu przełącznika, ogrzewanie indukcyjne i kontrola silnika trakcji. Jest stosowany jako ważny element we współczesnych urządzeniach, takich jak samochody elektryczne, balasty lampy i VFD (zmienne dyski częstotliwości).

IGBT vs. MOSFET: Wykres porównawczy

Podsumowanie IGBT vs. Mosfet

Chociaż zarówno IGBT, jak i MOSFET są kontrolowane przez napięcie urządzenia półprzewodnikowe stosowane głównie do amplifikacji słabych sygnałów, IGBTS łączą niską zdolność oporności na dwubiegunowy tranzystor z charakterystyką napędu napięcia MOSFET. Wraz z rozpowszechnianiem wyborów między dwoma urządzeniami coraz trudniej jest wybrać najlepsze urządzenie na podstawie samych ich aplikacji. MOSFET to czterokrotne urządzenie półprzewodników, podczas gdy IGBT jest urządzeniem trzyterimalnym, które jest skrzyżowaniem tranzystora dwubiegunowego i MOSFET, co sprawia, że ​​są one wyjątkowo tolerancyjne na rozładowanie elektrostatyczne i przeciążenia.