Разлика между IGBT и MOSFET
Share
Биполярните транзистори бяха единственият реално мощен транзистор, използван до появата на много ефективните MOSFET в началото на 70-те. BJT преминаха през жизненоважни подобрения на електрическите му характеристики от създаването си в края на 1947 г. и все още се използват широко в електронни схеми. Биполярните транзистори имат сравнително бавни характеристики на изключване и проявяват отрицателен температурен коефициент, което може да доведе до вторично разрушаване. MOSFET обаче са устройства, които се управляват с напрежение, а не с ток. Те имат положителен температурен коефициент за съпротивление, който спира топлинното бягане и в резултат на това не се появява вторично разпадане. Тогава IGBTs влезе в картината в края на 80-те години. IGBT по същество е кръстоска между биполярните транзистори и MOSFETs и също се контролира с напрежение като MOSFET. Тази статия подчертава някои основни моменти, сравняващи двете устройства.
Какво е MOSFET?
MOSFET, съкратено от „Оксиден полупроводников полев транзистор“, е специален тип полеви транзистор, широко използван в интегрални схеми с много големи мащаби, благодарение на сложната си структура и високия входен импеданс. Това е четиритерминално полупроводниково устройство, което контролира както аналогови, така и цифрови сигнали. Вратата е разположена между източника и канализацията и е изолирана от тънък слой метален оксид, който предотвратява протичането на тока между портата и канала. Технологията вече се използва във всички видове полупроводникови устройства за усилване на слабите сигнали.
Какво е IGBT?
IGBT, обозначава „Изолиран Gate биполярен транзистор“, е три-крайно полупроводниково устройство, което съчетава способността за пренасяне на ток на биполярен транзистор с лекотата на управление на MOSFET. Те са сравнително ново устройство в силовата електроника, обикновено използвано като електронен превключвател в широк спектър от приложения, от приложения със средна до ултра висока мощност, като например захранващи устройства с комутиран режим (SMPS). Структурата му е почти идентична с тази на MOSFET, с изключение на добавянето на p субстрат под n субстрат.
Разлика между IGBT и MOSFET
-
Основни на IGBT и MOSFET
IGBT означава биполярен транзистор с изолирана врата, докато MOSFET е кратък за полево-транзисторен ефект с транзистор с металооксид. Въпреки че и двете са полупроводникови устройства с управление на напрежението, които работят най-добре в приложенията за захранване с режим на комутация (SMPS), IGBTs комбинират способността за управление на висок ток на биполярни транзистори с лекотата на управление на MOSFET. IGBT са вратари на ток, които съчетават предимствата на BJT и MOSFET за използване в вериги за захранване и управление на двигателя. MOSFET е специален вид полеви транзистор, при който приложеното напрежение определя проводимостта на устройството.
-
Принцип на работа на IGBT и MOSFET
IGBT е по същество MOSFET устройство, което контролира транзистор с мощност на биполярно съединение с двата транзистора, интегрирани в едно парче силиций, докато MOSFET е най-разпространеният изолиран затвор FET, най-често произведен чрез контролирано окисляване на силиций. MOSFET обикновено работи чрез електронно изменение на ширината на канала от напрежението на електрод, наречен портата, която е разположена между източника и дренажа и е изолирана от тънък слой силициев оксид. MOSFET може да функционира по два начина: режим на изчерпване и режим на подобрение.
-
Входно съпротивление на IGBT и MOSFET
IGBT е биполярно устройство с управление на напрежението с висок входен импеданс и голяма способност за управление на тока на биполярен транзистор. Те могат да бъдат лесни за управление в сравнение с текущо контролирани устройства в приложения с висок ток. MOSFET не изискват почти никакъв входен ток за контрол на тока на натоварване, което ги прави по-съпротивителни на терминала на портата, благодарение на изолационния слой между портата и канала. Слоят е от силициев оксид, който е един от най-добрите използвани изолатори. Той ефективно блокира приложеното напрежение с изключение на малък ток на изтичане.
-
Устойчивост на щети
MOSFET са по-податливи на електростатичен разряд (ESD), тъй като високото входно съпротивление на MOS технологията в MOSFET няма да позволи на заряда да се разсейва по по-контролиран начин. Допълнителният изолатор на силициев оксид намалява капацитета на портата, което го прави уязвим срещу много шипове на напрежението, неизбежно увреждащи вътрешните компоненти. MOSFET са много чувствителни към ESDs. Третото поколение IGBTs комбинира характеристиките на задвижването на напрежение на MOSFET с ниската способност за съпротивление на биполярен транзистор, като по този начин ги прави изключително толерантни срещу претоварвания и скокове на напрежението.
-
Приложения на IGBT и MOSFET
MOSFET устройства се използват широко за превключване и усилване на електронни сигнали в електронни устройства, обикновено за приложения с висок шум. Най-приложението на MOSFET е в захранващи устройства, плюс те могат да се използват в усилватели клас D. Те са най-често срещаният полеви транзистор и могат да се използват както в аналогови, така и в цифрови схеми. IGBTs, от друга страна, се използват в приложения със средна до свръхмощност, като захранване с режим на превключване, индукционно отопление и управление на тяговия мотор. Използва се като жизненоважен компонент в съвременните уреди като електрически автомобили, баласти за лампи и VFD (задвижвания с променлива честота).
IGBT срещу MOSFET: Сравнителна диаграма
Обобщение на IGBT Vs. MOSFET
Въпреки че както IGBT, така и MOSFET са полупроводникови устройства с управление на напрежението, използвани главно за усилване на слаби сигнали, IGBTs комбинират способността за ниско съпротивление на биполярен транзистор с характеристиките на задвижването на напрежението на MOSFET. С увеличаването на избора между двете устройства става все по-трудно да се избере най-доброто устройство само въз основа на техните приложения. MOSFET е четиритерминално полупроводниково устройство, докато IGBT е тритерминално устройство, което е кръстоска между биполярния транзистор и MOSFET, което ги прави изключително толерантни към електростатичен разряд и претоварвания.
