Razlika između IGBT i MOSFET

Bipolarni tranzistori bili su jedini pravi tranzistor snage dok se vrlo rani MOSFET-ovi nisu pojavili početkom 1970-ih. BJT-ovi su prošli kroz vitalna poboljšanja njegovih električnih performansi od svog osnutka krajem 1947. I dalje se široko koristi u elektroničkim krugovima. Bipolarni tranzistori imaju relativno sporo svojstvo isključivanja i pokazuju negativan temperaturni koeficijent što može rezultirati sekundarnim kvarom. MOSFET-ovi su, međutim, uređaji koji se kontroliraju naponom, a ne upravljaju strujom. Imaju pozitivan temperaturni koeficijent za otpor koji zaustavlja toplinsko odbjegavanje i kao rezultat toga ne dolazi do sekundarnog kvara. Zatim su IGBT-ovci ušli u sliku krajem 1980-ih. IGBT je u osnovi križ između bipolarnih tranzistora i MOSFET-a i također je pod naponom kao MOSFET. Ovaj članak ističe neke ključne točke uspoređivanja dva uređaja.

Što je MOSFET?

MOSFET, kratica za „Metal oksid Semiconductor Field Transistor Transistor“, posebna je vrsta tranzistora s efektom polja, koji se široko koristi u integriranim krugovima vrlo velikih razmjera, zahvaljujući sofisticiranoj strukturi i velikoj ulaznoj impedanciji. To je četverokutni poluvodički uređaj koji kontrolira i analogne i digitalne signale. Vrata se nalaze između izvora i odvoda i izolirana su tankim slojem metalnog oksida koji sprečava struju da teče između vrata i kanala. Tehnologija se sada koristi u svim vrstama poluvodičkih uređaja za pojačavanje slabih signala.

Što je IGBT?

IGBT, označava "izolirani prolazni bipolarni tranzistor", trokanalni je poluvodički uređaj koji kombinira sposobnost prenošenja struje bipolarnog tranzistora s lakoćom upravljanja MOSFET-om. Oni su relativno novi uređaj u energetskoj elektronici koji se obično koristi kao elektronički prekidač u širokom rasponu primjena, od srednje do ultra velike snage kao što su izvori s izmjenjivim načinom napajanja (SMPS). Njegova je struktura gotovo identična strukturi MOSFET-a, osim dodatka p supstrata ispod n supstrata.

Razlika između IGBT i MOSFET

1. Osnovni od IGBT i MOSFET

IGBT je kratica za bipolarni tranzistor s izoliranom kapijom, dok je MOSFET skraćen za polutovodnički efektni polistraktorski tranzistor. Iako su oba poluvodička uređaja pod nadzorom napona koji najbolje funkcioniraju u aplikacijama za napajanje (SMPS), IGBT-ovi kombiniraju mogućnost upravljanja strujom bipolarnih tranzistora visoke struje i jednostavnost upravljanja MOSFET-ovima. IGBT-ovi su vratari struje koji kombiniraju prednosti BJT i ​​MOSFET za uporabu u napajačkim i upravljačkim krugovima motora. MOSFET je posebna vrsta tranzistora s efektom u polju u kojem primijenjeni napon određuje vodljivost uređaja.

2. Načelo rada IGBT i MOSFET

IGBT je u osnovi MOSFET uređaj koji upravlja bipolarnim spojnim naponskim tranzistorom s oba tranzistora integrirana u jedan komad silicija, dok je MOSFET najčešće izolirana vrata FET, najčešće proizvedena kontroliranom oksidacijom silicija. MOSFET općenito djeluje elektronskim mijenjanjem širine kanala naponom na elektrodi koja se naziva vrata koja se nalaze između izvora i odvoda, a izolirana je tankim slojem silicijevog oksida. MOSFET može funkcionirati na dva načina: način iscrpljivanja i način poboljšanja.

3. Ulazna impedancija IGBT i MOSFET

IGBT je bipolarni uređaj s naponskim upravljanjem s visokom ulaznom impedancijom i velikim mogućnostima struje u bipolarnom tranzistoru. Oni se mogu lako kontrolirati u usporedbi s trenutačno upravljanim uređajima u aplikacijama visoke struje. MOSFET-ovi ne zahtijevaju gotovo nikakvu ulaznu struju za kontrolu struje opterećenja što ih čini otpornijima na priključku vrata, zahvaljujući izolacijskom sloju između vrata i kanala. Sloj je izrađen od silicijevog oksida koji je jedan od najboljih korištenih izolatora. Učinkovito blokira primijenjeni napon s izuzetkom male struje curenja.

4. Otpornost na oštećenja

MOSFET-i su podložniji elektrostatičkom pražnjenju (ESD), jer velika ulazna impedancija MOS tehnologije u MOSFET-u neće dopustiti da se naboj rasprši na više kontroliran način. Dodatni izolator silicij-oksida smanjuje kapacitet vrata, što ga čini ranjivim na šiljke vrlo visokog napona koji neizbježno oštećuju unutarnje komponente. MOSFET su vrlo osjetljivi na ESD. IGBT-ovi treće generacije kombiniraju karakteristike pogonskog napona MOSFET-a s niskom otpornošću na bipolarni tranzistor, čineći ih izuzetno tolerantnim protiv preopterećenja i naponskih šiljaka.

5. Primjene IGBT i MOSFET

MOSFET uređaji se široko koriste za prebacivanje i pojačavanje elektronskih signala u elektroničkim uređajima, obično za aplikacije visokog šuma. Najveća primjena MOSFET-a je u izvorima napajanja s prekidačima, plus što se mogu koristiti u pojačavačima klase D. Oni su najčešći tranzistor s efektom polja i mogu se koristiti u analognim i digitalnim krugovima. IGBT-ovi se, s druge strane, koriste u aplikacijama srednje i ultra velike snage poput napajanja s prekidačem, indukcijskog grijanja i upravljanja vučnim motorom. Koristi se kao vitalna komponenta u modernim aparatima kao što su električni automobili, prednji balastni predmeti i VFD (pogoni s promjenjivom frekvencijom).

IGBT vs. MOSFET: Usporedni grafikon

Sažetak IGBT vs. MOSFET

Iako su i IGBT i MOSFET poluvodički uređaji koji su pod naponom i koji se uglavnom koriste za pojačavanje slabih signala, IGBT-ovi kombiniraju sposobnost bipolarnog tranzistora s niskim otporom i karakteristike MOSFET-a. S širenjem izbora između dva uređaja postaje sve teže odabrati najbolji uređaj samo na temelju njihovih aplikacija. MOSFET je četverokanalni poluvodički uređaj, dok je IGBT trokanalni uređaj koji je križ između bipolarnog tranzistora i MOSFET-a što ih čini izuzetno tolerantnim na elektrostatičko pražnjenje i preopterećenja.