Разница между IGBT и MOSFET

Биполярные транзисторы были единственным реальным мощным транзистором, использовавшимся до тех пор, пока в начале 1970-х годов не появились очень эффективные МОП-транзисторы. С момента своего создания в конце 1947 года BJT претерпели существенные улучшения своих электрических характеристик и до сих пор широко используются в электронных схемах. Биполярные транзисторы имеют относительно медленные характеристики отключения, и они показывают отрицательный температурный коэффициент, который может привести к вторичному разрушению. МОП-транзисторы, однако, являются устройствами, которые контролируются напряжением, а не током. Они имеют положительный температурный коэффициент сопротивления, который предотвращает термический разгон и в результате вторичный пробой не происходит. Затем IGBT вошли в картину в конце 1980-х. IGBT в основном представляет собой нечто среднее между биполярными транзисторами и MOSFET, а также управляется напряжением, как MOSFET. В этой статье освещаются некоторые ключевые моменты, сравнивающие два устройства..

Что такое МОП-транзистор?

MOSFET, сокращение от «Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor», является специальным типом полевого транзистора, широко используемого в интегральных схемах очень большого масштаба, благодаря своей сложной структуре и высокому входному сопротивлению. Это четырехполюсное полупроводниковое устройство, которое управляет как аналоговыми, так и цифровыми сигналами. Затвор расположен между истоком и стоком и изолирован тонким слоем оксида металла, который предотвращает протекание тока между затвором и каналом. Эта технология в настоящее время используется во всех видах полупроводниковых приборов для усиления слабых сигналов..

Что такое IGBT?

IGBT, расшифровывается как «Биполярный транзистор с изолированным затвором», представляет собой трехполюсное полупроводниковое устройство, которое сочетает в себе токонесущую способность биполярного транзистора с простотой управления таковой у МОП-транзистора. Это относительно новое устройство в силовой электронике, обычно используемое в качестве электронного переключателя в широком спектре приложений, от приложений со средней до сверхмощной мощностью, таких как импульсные источники питания (SMPS). Его структура почти идентична структуре полевого МОП-транзистора, за исключением дополнительного количества р-субстрата под п-субстратом.

Разница между IGBT и MOSFET

1. Основы IGBT и MOSFET

IGBT расшифровывается как биполярный транзистор с изолированным затвором, а MOSFET - сокращение от полевого транзистора на основе оксидов металлов и полупроводников. Несмотря на то, что оба являются управляемыми напряжением полупроводниковыми устройствами, которые лучше всего работают в приложениях с импульсным источником питания (SMPS), IGBT сочетают в себе способность работать с сильным током биполярных транзисторов с простотой управления полевыми МОП-транзисторами. IGBT являются контроллерами тока, которые сочетают в себе преимущества BJT и MOSFET для использования в цепях электропитания и управления двигателем. МОП-транзистор - это особый тип полевого транзистора, в котором приложенное напряжение определяет проводимость устройства..

2. Принцип работы IGBT и MOSFET

IGBT - это, по сути, устройство MOSFET, которое управляет силовым транзистором с биполярным переходом, причем оба транзистора встроены в один кусок кремния, тогда как MOSFET является наиболее распространенным полевым транзистором с изолированным затвором, чаще всего изготавливаемым путем контролируемого окисления кремния. МОП-транзистор обычно работает путем электронного изменения ширины канала напряжением на электроде, называемом затвором, который расположен между истоком и стоком и изолирован тонким слоем оксида кремния. МОП-транзистор может функционировать двумя способами: режим истощения и режим улучшения.

3. Входное сопротивление IGBT и MOSFET

IGBT - это управляемое напряжением биполярное устройство с высоким входным сопротивлением и большой способностью обработки биполярного транзистора. Их можно легко контролировать по сравнению с устройствами с управлением по току в приложениях с большим током. Для МОП-транзисторов почти не требуется входной ток для управления током нагрузки, что делает их более резистивными на клемме затвора благодаря слою изоляции между затвором и каналом. Слой сделан из оксида кремния, который является одним из лучших используемых изоляторов. Эффективно блокирует приложенное напряжение за исключением небольшого тока утечки.

4. Сопротивление урону

МОП-транзисторы более восприимчивы к электростатическому разряду (ESD), так как высокий входной импеданс технологии МОП-транзисторов в МОП-транзисторе не позволит рассеивать заряд более контролируемым образом. Дополнительный изолятор из оксида кремния уменьшает емкость затвора, что делает его уязвимым для очень высоких скачков напряжения, неизбежно повреждающих внутренние компоненты. МОП-транзисторы очень чувствительны к электростатическим разрядам. IGBT третьего поколения сочетают в себе характеристики электропривода MOSFET с низким сопротивлением для биполярного транзистора с низким сопротивлением, что делает их чрезвычайно устойчивыми к перегрузкам и скачкам напряжения.

5. Приложения IGBT и MOSFET

Устройства MOSFET широко используются для коммутации и усиления электронных сигналов в электронных устройствах, как правило, для приложений с высоким уровнем шума. Чаще всего MOSFET применяется в импульсных источниках питания, плюс они могут использоваться в усилителях класса D. Они являются наиболее распространенным полевым транзистором и могут использоваться как в аналоговых, так и в цифровых цепях. IGBT, с другой стороны, используются в приложениях средней и сверхмощной мощности, таких как импульсный источник питания, индукционный нагрев и управление тяговым двигателем. Он используется в качестве жизненно важного компонента в современных приборах, таких как электромобили, балласты ламп и VFD (частотно-регулируемые приводы)..

IGBT против MOSFET: Сравнительная таблица

Резюме IGBT Vs. МОП-транзистор

Хотя IGBT и MOSFET являются управляемыми напряжением полупроводниковыми устройствами, в основном используемыми для усиления слабых сигналов, IGBT сочетают способность биполярного транзистора с низким сопротивлением с характеристиками возбуждения напряжения MOSFET. С распространением выбора между двумя устройствами становится все труднее выбрать лучшее устройство на основе только их приложений. MOSFET - это четырехполюсное полупроводниковое устройство, тогда как IGBT - это трехполюсное устройство, которое представляет собой нечто среднее между биполярным транзистором и MOSFET, что делает их чрезвычайно устойчивыми к электростатическим разрядам и перегрузкам..