Різниця між IGBT та MOSFET

Біполярні транзистори були єдиним реальним транзистором потужності, який використовувався до тих пір, поки на початку 1970-х років не з'явилися дуже ефективні MOSFET. BJT пережили життєво важливе підвищення його електричних характеристик з моменту створення в кінці 1947 року і досі широко застосовуються в електронних схемах. Біполярні транзистори мають відносно повільні характеристики відключення, і вони виявляють негативний коефіцієнт температури, що може призвести до вторинного пробою. MOSFET, однак, це пристрої, які керуються напругою, а не контрольовані струмом. Вони мають позитивний коефіцієнт температури для опору, який зупиняє тепловий відтік і, як наслідок, не відбувається вторинного пробою. Тоді ІГБТ увійшли до картини наприкінці 1980-х. IGBT в основному є схрещуванням між біполярними транзисторами та MOSFET, а також керується напругою, як MOSFET. У цій статті висвітлено деякі основні моменти порівняння двох пристроїв.

Що таке MOSFET?

MOSFET, короткий термін «Транзистор з ефектом напівпровідника з оксидом металу», - це особливий тип польового транзистора, широко застосовуваний у інтегральних схемах дуже великого масштабу, завдяки його складній структурі та високому вхідному опору. Це чотириконечний напівпровідниковий пристрій, який управляє як аналоговими, так і цифровими сигналами. Затвор розташований між джерелом і стоком і ізолюється тонким шаром оксиду металу, який перешкоджає протіканню струму між затвором і каналом. Ця технологія зараз використовується у всіх видах напівпровідникових пристроїв для посилення слабких сигналів.

Що таке ІГБТ?

IGBT, що розшифровується як «Біполярний транзистор з ізольованими воротами», - це триконечний напівпровідниковий пристрій, який поєднує здатність переносу струму біполярного транзистора з легкістю керування модулем MOSFET. Вони є відносно новим пристроєм у силовій електроніці, який зазвичай використовується як електронний комутатор у широкому діапазоні застосувань - від додатків середньої та надвисокої потужності, таких як джерела живлення комутаційного режиму (SMPS). Його структура майже ідентична структурі MOSFET, за винятком додаткової p-підкладки під n-підкладкою.

Різниця між IGBT та MOSFET

1. Основні IGBT та MOSFET

IGBT розшифровується як біполярний транзистор з ізоляцією воріт, тоді як MOSFET - короткий для напівпровідникового польового транзистора. Незважаючи на те, що це напівпровідникові пристрої з керованим напругою, які найкраще працюють в додатках живлення (SMPS), IGBT поєднують велику потужність керування біполярними транзисторами з легкістю керування MOSFET. IGBT - це воротарі струму, які поєднують переваги BJT і MOSFET для використання в схемах живлення та управління двигуном. MOSFET - це особливий тип польового транзистора, в якому прикладена напруга визначає провідність пристрою.

2. Принцип роботи IGBT та MOSFET

IGBT є, по суті, пристроєм MOSFET, який керує транзистором потужності біполярного переходу з обома транзисторами, інтегрованими в єдиний шматок кремнію, тоді як MOSFET - це найпоширеніший ізольований затвор FET, найчастіше виготовлений за допомогою контрольованого окислення кремнію. MOSFET, як правило, працює шляхом електронного зміни ширини каналу напругою на електроді, який називається затвором, розташованим між джерелом і стоком, і ізолюється тонким шаром оксиду кремнію. MOSFET може функціонувати двома способами: режим виснаження та режим удосконалення.

3. Вхідний опір IGBT та MOSFET

IGBT - це біполярний пристрій з керованим напругою, що має високий вхідний опір і велику здатність керування струмом біполярного транзистора. Їх можна легко керувати порівняно з поточними пристроями, керованими у великих струмах. MOSFET не потребують майже ніякого вхідного струму для управління струмом навантаження, що робить їх більш опірними на клеммі затвора, завдяки шару ізоляції між затвором і каналом. Шар виготовлений з оксиду кремнію, який є одним з кращих використовуваних ізоляторів. Він ефективно блокує подану напругу за винятком невеликого струму витоку.

4. Опір пошкодженням

MOSFET більш чутливі до електростатичного розряду (ESD), оскільки високий вхідний опір MOS-технології в MOSFET не дозволить заряду розсіюватися більш контрольованим чином. Додатковий ізолятор оксиду кремнію зменшує ємність затвора, що робить його вразливим перед дуже високими сплесками напруги, неминуче пошкоджуючи внутрішні компоненти. MOSFET дуже чутливі до ОУР. IGBT третього покоління поєднує в собі характеристики приводу напруги MOSFET з низькою здатністю до опору біполярного транзистора, тим самим роблячи їх надзвичайно толерантними до перевантажень та сплеску напруги.

5. Застосування IGBT та MOSFET

Пристрої MOSFET широко застосовуються для комутації та посилення електронних сигналів в електронних пристроях, як правило, для додатків з високим рівнем шуму. Найбільше застосування MOSFET - це джерела живлення в режимі комутації, плюс їх можна використовувати в підсилювачах класу D. Вони є найпоширенішим транзистором з польовим ефектом і можуть використовуватися як в аналогових, так і в цифрових схемах. З іншого боку, IGBT використовуються в додатках середньої та надвисокої потужності, таких як джерело живлення в режимі комутації, індукційний нагрів та управління тяговим двигуном. Він використовується як життєво важливий компонент у сучасних приладах, таких як електромобілі, лампові баласти та ВЧД (приводи змінної частоти).

IGBT vs. MOSFET: Порівняльна діаграма

Підсумок IGBT Vs. МОЗФЕТ

Хоча і IGBT, і MOSFET є напівпровідниковими пристроями, керованими напругою, в основному використовуються для посилення слабких сигналів, IGBT поєднують низьку здатність опору біполярного транзистора з характеристиками приводу напруги MOSFET. У міру поширення варіантів між двома пристроями стає все складніше вибирати найкращий пристрій лише на основі їх програм. MOSFET - чотири кінцевий напівпровідниковий пристрій, тоді як IGBT - це тритермінальний пристрій, який є перетином між біполярним транзистором та MOSFET, що робить їх надзвичайно толерантними до електростатичного розряду та перевантажень.