Ero IGBT n ja MOSFETin välillä

Bipolaaritransistorit olivat ainoat todelliset tehotransistorit, joita käytettiin, kunnes erittäin tehokkaat MOSFETit tulivat mukanaan 1970-luvun alkupuolella. BJT: t ovat tehneet tärkeitä parannuksia sen sähkötehoon sen perustamisesta lähtien 1947, ja sitä käytetään edelleen laajasti elektronisissa piireissä. Bipolaarisilla transistoreilla on suhteellisen hitaat sammutusominaisuudet ja niillä on negatiivinen lämpötilakerroin, joka voi johtaa sekundaariseen hajoamiseen. MOSFET-laitteet ovat kuitenkin laitteita, joita ohjataan jännitteellä eikä virralla. Niillä on positiivinen lämpötilakerroin kestävyydelle, joka pysäyttää lämpöherkkyyden, minkä seurauksena sekundaarista hajoamista ei tapahdu. Sitten IGBT: t tulivat kuvaan 1980-luvun lopulla. IGBT on periaatteessa risti bipolaaristen transistorien ja MOSFET: ien välillä, ja sitä on myös jänniteohjattu kuten MOSFET: it. Tässä artikkelissa tuodaan esiin joitain avainkohtia näiden kahden laitteen vertailussa.

Mikä on MOSFET?

MOSFET, lyhenne sanoista “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”, on erikoistyyppinen kenttävaikutteinen transistori, jota käytetään laajasti erittäin suurissa integroiduissa piireissä hienostuneen rakenteensa ja korkean tuloimpedanssinsa ansiosta. Se on nelikytkentäinen puolijohdelaite, joka ohjaa sekä analogisia että digitaalisia signaaleja. Portti sijaitsee lähteen ja viemärin välissä ja on eristetty ohuella metallioksidikerroksella, joka estää virran virtaamisen portin ja kanavan välillä. Tekniikkaa käytetään nyt kaikenlaisissa puolijohdelaitteissa heikkojen signaalien vahvistamiseksi.

Mikä on IGBT?

IGBT, tarkoittaa "eristettyä portin bipolaaritransistoria", on kolminapainen puolijohdelaite, joka yhdistää bipolaarisen transistorin virrankuljetuskyvyn ja MOSFET-laitteen helpon hallinnan. Ne ovat suhteellisen uusi laite tehoelektroniikassa, jota käytetään tyypillisesti elektronisena kytkimenä monissa sovelluksissa, keskisuurista erittäin suuritehoisiin sovelluksiin, kuten kytketyn moodin virtalähteet (SMPS). Sen rakenne on melkein identtinen MOSFET: n kanssa, paitsi p-substraatin lisäys n-substraatin alapuolelle.

Ero IGBT: n ja MOSFETin välillä

1. IGBT: n ja MOSFETin perustiedot

IGBT tarkoittaa eristetyn portin bipolaaritransistoria, kun taas MOSFET on lyhenne metallioksidipuolijohdekenttätehoistransistorille. Vaikka molemmat ovat jänniteohjattuja puolijohdelaitteita, jotka toimivat parhaiten kytkinmoodin virransyöttö (SMPS) -sovelluksissa, IGBT yhdistää bipolaaristen transistorien korkeavirtakäyttöominaisuuden MOSFET-laitteiden helpon hallinnan kanssa. IGBT: t ovat virran portinvartijoita, jotka yhdistävät BJT: n ja MOSFET: n edut virtalähteessä ja moottorin ohjauspiireissä käytettäväksi. MOSFET on erityyppinen kenttätehostetransistori, jossa käytetty jännite määrittää laitteen johtavuuden.

2. IGBT: n ja MOSFETin toimintaperiaate

IGBT on olennaisesti MOSFET-laite, joka ohjaa bipolaarista liitosvoimatransistoria, joissa molemmat transistorit on integroitu yhdeksi piipaloksi, kun taas MOSFET on yleisin eristetty portti FET, joka yleensä valmistetaan piin hallitusti hapettamalla. MOSFET toimii yleensä muuttamalla kanavan leveyttä elektronisesti jännitteellä elektrodilla, jota kutsutaan hilaksi, joka sijaitsee lähteen ja viemärin välissä ja joka on eristetty ohutta piioksidikerrosta. MOSFET voi toimia kahdella tavalla: ehtymistila ja parannustila.

3. IGBT: n ja MOSFETin syöttöimpedanssi

IGBT on jänniteohjattu bipolaarinen laite, jolla on korkea bipolaaritransistorin syöttöimpedanssi ja suuri virrankäsittelykyky. Niitä voi olla helppo hallita verrattuna nykyisen ohjattuihin laitteisiin suurvirran sovelluksissa. MOSFET-järjestelmät eivät tarvitse melkein mitään syöttövirtaa kuormitusvirran ohjaamiseksi, mikä tekee niistä entistä resistiivisempää porttiliittimessä portin ja kanavan välisen eristyskerroksen ansiosta. Kerros on valmistettu piioksidista, joka on yksi parhaimmista eristeistä. Se estää tehokkaasti käytetyn jännitteen, paitsi pieni vuotovirta.

4. Vaurionkestävyys

MOSFET-laitteet ovat alttiimpia sähköstaattiselle purkaukselle (ESD), koska MOS-tekniikan korkea MOS-tekniikan tuloimpedanssi MOSFET-järjestelmässä ei salli varauksen hajoamista hallitummalla tavalla. Ylimääräinen piioksidieristin vähentää hilan kapasitanssia, mikä tekee siitä haavoittuvan erittäin korkeita jännitepiikkejä vastaan, mikä vahingoittaa väistämättä sisäisiä komponentteja. MOSFET: t ovat erittäin herkkiä ESD: lle. Kolmannen sukupolven IGBT-laitteet yhdistävät MOSFET-laitteen jännitekäyttöominaisuudet bipolaaritransistorin alhaiseen vastuskykyyn, mikä tekee niistä erittäin sietäviä ylikuormituksia ja jännitepiikkejä vastaan.

5. IGBT- ja MOSFET-sovellukset

MOSFET-laitteita käytetään laajalti elektronisten signaalien kytkemiseen ja vahvistamiseen elektronisissa laitteissa, tyypillisesti korkean kohinan sovelluksissa. MOSFET-sovelluksia käytetään eniten kytkinmoodin virtalähteissä, ja niitä voidaan käyttää luokan D vahvistimissa. Ne ovat yleisimpiä kenttäefektitransistoreita ja niitä voidaan käyttää sekä analogisissa että digitaalisissa piireissä. IGBT: tä puolestaan ​​käytetään keskisuuriin ja erittäin suuritehoisiin sovelluksiin, kuten kytkinmoodin virransyöttöön, induktiolämmitykseen ja vetomoottorin ohjaukseen. Sitä käytetään elintärkeänä komponenttina nykyaikaisissa laitteissa, kuten sähköautoissa, lamppujen liitäntälaitteissa ja taajuusmuuttajassa (taajuusmuuttajat).

IGBT vs. MOSFET: vertailukaavio

Yhteenveto IGBT Vs. MOSFET

Vaikka sekä IGBT että MOSFET ovat jänniteohjattuja puolijohdelaitteita, joita käytetään pääasiassa heikkojen signaalien vahvistamiseen, IGBT yhdistää bipolaarisen transistorin alhaisen vastuskyvyn MOSFET: n jännitekäyttöominaisuuksiin. Laajentuvien valintojen välillä kahden laitteen välillä on yhä vaikeampaa valita paras laite pelkästään niiden sovellusten perusteella. MOSFET on nelikytkentäinen puolijohdelaite, kun taas IGBT on kolminapainen laite, joka on risti bipolaarisen transistorin ja MOSFET: n välillä, mikä tekee niistä erittäin sietävän sähköstaattista purkausta ja ylikuormitusta varten..