Skillnad mellan IGBT och MOSFET

De bipolära transistorerna var den enda verkliga strömtransistorn som användes tills de mycket effektiva MOSFET-systemen kom fram i början av 1970-talet. BJTs har genomgått väsentliga förbättringar av dess elprestanda sedan starten i slutet av 1947 och används fortfarande allmänt i elektroniska kretsar. De bipolära transistorerna har relativt långsamma avstängningsegenskaper och de uppvisar en negativ temperaturkoefficient som kan resultera i sekundär nedbrytning. MOSFET är dock enheter som är spänningsstyrda snarare än strömstyrda. De har en positiv temperaturkoefficient för resistans som stoppar värmeväxling och som ett resultat uppstår sekundär nedbrytning inte. Därefter kom IGBTs in på bilden i slutet av 1980-talet. IGBT är i grunden ett kors mellan bipolära transistorer och MOSFET-enheter och är även spänningsstyrd som MOSFET. Denna artikel lyfter fram några viktiga punkter som jämför de två enheterna.

Vad är en MOSFET?

MOSFET, kort för "Metal Oxid Semiconductor Field Effect Transistor", är en speciell typ av fälteffekttransistor som används i storskaliga integrerade kretsar, tack vare den sofistikerade strukturen och den höga ingångsimpedansen. Det är en fyra-terminal halvledaranordning som styr både analoga och digitala signaler. Porten är belägen mellan källan och avloppet och isoleras av ett tunt lager av metalloxid som förhindrar att strömmen flyter mellan porten och kanalen. Tekniken används nu i alla slags halvledaranordningar för att förstärka svaga signaler.

Vad är en IGBT??

IGBT, står för "Isolerad Gate Bipolär Transistor", är en tre-terminal halvledaranordning som kombinerar den nuvarande bärbarheten hos en bipolär transistor med enkel kontroll över en MOSFET-styrning. De är en relativt ny apparat i kraftelektronik som vanligtvis används som en elektronisk strömbrytare i ett brett spektrum av applikationer, från medel till ultrahöga strömförsörjningar, till exempel strömförsörjningsaggregat (SMPS). Dess struktur är nästan identisk med den för en MOSFET förutom extra av ett p-substrat under n-substratet.

Skillnad mellan IGBT och MOSFET

1. Grundläggande av IGBT och MOSFET

IGBT står för isolerad-port-bipolär transistor, medan MOSFET är kort för metall-oxid halvledarfelt-effekttransistor. Även om båda är spänningsstyrda halvledaranordningar som fungerar bäst i strömförsörjningsläget (SMPS), kombinerar IGBTs högkapacitetshanteringskapaciteten hos bipolära transistorer med enkel kontroll av MOSFET. IGBTs är gatekeepers of current som kombinerar fördelarna med en BJT och MOSFET för användning i strömförsörjning och motorstyrkretsar. MOSFET är en speciell typ av fälteffekttransistor, där den applicerade spänningen bestämmer konduktiviteten hos en anordning.

2. Arbetsprincip för IGBT och MOSFET

En IGBT är i huvudsak en MOSFET-enhet som styr en bipolär förbindelsestransistor med båda transistorerna integrerade på en enda bit av kisel, medan MOSFET är den vanligaste isolerade porten FET, som oftast tillverkas av kontrollerad oxidation av kisel. MOSFET fungerar i allmänhet genom att elektroniskt ändra bredden på kanalen genom spänningen på en elektrod som kallas grinden som är belägen mellan källan och avloppet och isoleras av ett tunt skikt av kiseloxid. En MOSFET kan fungera på två sätt: Depletion mode och Enhancement mode.

3. Input Impedans av IGBT och MOSFET

En IGBT är en spänningsstyrd bipolär enhet med hög ingångsimpedans och stor strömhanteringskapacitet hos en bipolär transistor. De kan vara lätta att styra jämfört med nuvarande styrda enheter i högspända applikationer. MOSFET kräver nästan ingen ingångsström för att styra belastningsströmmen, vilket gör dem mer resistiva vid porten, tack vare isoleringsskiktet mellan porten och kanalen. Skiktet är tillverkat av kiseloxid som är en av de bästa isolatorerna som används. Det blockerar effektivt den applicerade spänningen med undantag för en liten läckström.

4. Skador motstånd

MOSFET är mer mottagliga för elektrostatisk urladdning (ESD), eftersom hög ingångsimpedans för MOS-teknik i en MOSFET inte tillåter laddningen att sprida sig på ett mer kontrollerat sätt. Den extra kiseloxidisolatorn minskar kapacitansen hos porten vilket gör den sårbar mot de mycket högspänningsspikarna som oundvikligen skadar de inre komponenterna. MOSFET är mycket känsliga för ESD. Den tredje generationens IGBT kombinerar spänningsdrivningsegenskaperna hos en MOSFET med den låga resistansförmågan hos en bipolär transistor, vilket gör dem extremt toleranta mot överbelastningar och spänningspinnar.

5. Applikationer av IGBT och MOSFET

MOSFET-enheter används ofta för att byta och förstärka elektroniska signaler i elektroniska enheter, vanligtvis för höga ljudanvändningar. En MOSFET-applikation är i strömbrytare med strömbrytare, plus de kan användas i klass D-förstärkare. De är den vanligaste fälteffekttransistorn och kan användas både i analoga och digitala kretsar. IGBT, å andra sidan, används i medel till ultrahöga strömförsörjningstillämpningar, såsom strömbrytare för strömbrytare, induktionsuppvärmning och dragmotorstyrning. Den används som en viktig komponent i moderna apparater som elbilar, lampförkopplingar och VFD (frekvensomriktare).

IGBT vs MOSFET: jämförelsediagram

Sammanfattning av IGBT Vs. MOSFET

Även om både IGBT och MOSFET är spänningsstyrda halvledaranordningar som huvudsakligen används för att förstärka svaga signaler, kombinerar IGBTs den låga resistansförmågan hos en bipolär transistor med spänningsdrivningsegenskaperna hos en MOSFET. Med spridningen av val mellan de två enheterna blir det allt svårare att välja den bästa enheten utifrån sina applikationer ensam. MOSFET är en fyra-terminal halvledaranordning, medan IGBT är en tre-terminal enhet som är ett kors mellan den bipolära transistorn och en MOSFET som gör dem extremt toleranta mot elektrostatisk urladdning och överbelastningar.