Forskellen mellem IGBT og MOSFET

De bipolære transistorer var den eneste virkelige effekttransistor, der blev brugt, indtil de meget effektive MOSFET'er fulgte i de tidlige 1970'ere. BJT'erne har gennemgået vigtige forbedringer af dens elektriske ydeevne siden starten i slutningen af ​​1947 og bruges stadig meget i elektroniske kredsløb. De bipolære transistorer har relativt langsomme slukkeegenskaber, og de udviser negativ temperaturkoefficient, som kan resultere i sekundær nedbrydning. MOSFET'er er dog enheder, der er spændingsstyret snarere end strømstyret. De har en positiv temperaturkoefficient for modstand, der stopper termisk løb og som et resultat deraf forekommer sekundær nedbrydning. Derefter kom IGBT'er ind i billedet i slutningen af ​​1980'erne. IGBT er dybest set en krydsning mellem de bipolære transistorer og MOSFET'er og er også spændingsstyret som MOSFET'er. Denne artikel fremhæver nogle nøglepunkter, der sammenligner de to enheder.

Hvad er en MOSFET?

MOSFET, forkortelse af “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”, er en speciel type felteffekttransistor, der er vidt brugt i meget store integrerede kredsløb takket være sin sofistikerede struktur og høje inputimpedans. Det er en fire-terminal halvlederenhed, der styrer både analoge og digitale signaler. Porten er placeret mellem kilden og afløbet og er isoleret af et tyndt lag metaloxid, der forhindrer strømmen i at strømme mellem porten og kanalen. Teknologien bruges nu i alle slags halvlederenheder til at forstærke svage signaler.

Hvad er en IGBT?

IGBT, står for “Isoleret Gate Bipolar Transistor”, er en tre-terminal halvlederenhed, der kombinerer strømstyringsevnen for en bipolar transistor med let kontrol af en MOSFET. De er en relativt ny enhed inden for kraftelektronik, der typisk bruges som en elektronisk switch i en lang række applikationer, fra mellemstore til ultrahøjeffekt applikationer såsom switched mode strømforsyninger (SMPS). Dens struktur er næsten identisk med en MOSFET undtagen den yderligere af et p-underlag under n-underlaget.

Forskel mellem IGBT og MOSFET

1. Grundlæggende for IGBT og MOSFET

IGBT står for Isolated-Gate Bipolar Transistor, mens MOSFET er en forkortelse for Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. Selvom begge er spændingsstyrede halvlederenheder, der fungerer bedst i applikationer til switch mode strømforsyning (SMPS), kombinerer IGBT'er den høje strømhåndteringsevne for bipolære transistorer med let kontrol af MOSFET'er. IGBT'er er strømmejere, der kombinerer fordelene ved en BJT og MOSFET til brug i strømforsyning og motorstyringskredsløb. MOSFET er en speciel type felteffekttransistor, hvor den påførte spænding bestemmer ledningsevnen for en enhed.

2. Arbejdsprincip for IGBT og MOSFET

En IGBT er i det væsentlige en MOSFET-enhed, der styrer en bipolær forbindelseseffekttransistor med begge transistorer integreret på et enkelt stykke silicium, hvorimod MOSFET er den mest almindelige isolerede port FET, der oftest fremstilles ved kontrolleret oxidation af silicium. MOSFET fungerer generelt ved elektronisk at variere bredden af ​​kanalen med spændingen på en elektrode kaldet porten, der er placeret mellem kilden og afløbet, og er isoleret af et tyndt lag siliciumoxid. En MOSFET kan fungere på to måder: Depletion mode og Enhancement mode.

3. Inputimpedans af IGBT og MOSFET

En IGBT er en spændingsstyret bipolær enhed med høj indgangsimpedans og stor strømhåndteringsevne for en bipolar transistor. De kan være lette at kontrollere sammenlignet med strømstyrede enheder i applikationer med høj strøm. MOSFET'er kræver næsten ingen indgangsstrøm for at styre belastningsstrømmen, hvilket gør dem mere modstandsdygtige ved portterminalen takket være isoleringslaget mellem porten og kanalen. Laget er lavet af siliciumoxid, som er en af ​​de bedste anvendte isolatorer. Det blokerer effektivt for den påførte spænding med undtagelse af en lille lækstrøm.

4. Modstand mod skader

MOSFET'er er mere modtagelige for elektrostatisk udladning (ESD), da høj inputimpedans af MOS-teknologi på en MOSFET ikke tillader, at ladningen spreder sig på en mere kontrolleret måde. Den ekstra siliciumoxidisolator reducerer portens kapacitet, hvilket gør den sårbar over for de meget høje spændingspik, der uundgåeligt skader de interne komponenter. MOSFET'er er meget følsomme over for ESD'er. Den tredje generation af IGBT'er kombinerer en MOSFETs spændingsdrevsegenskaber med en bipolær transistors lave modstandsevne, hvilket gør dem ekstremt tolerante overfor overbelastning og spændingspidser.

5. Anvendelser af IGBT og MOSFET

MOSFET-enheder er vidt brugt til at skifte og forstærke elektroniske signaler i elektroniske enheder, typisk til applikationer med høj støj. Den mest anvendte MOSFET er i strømforsyninger til switch mode, plus de kan bruges i klasse D forstærkere. De er den mest almindelige felteffekttransistor og kan bruges i både analoge og digitale kredsløb. IGBT'er bruges på den anden side i mellem- til ultrahøjeffekt applikationer som switch mode strømforsyning, induktionsopvarmning og trækkraftmotorstyring. Det bruges som en vigtig komponent i moderne apparater som elbiler, lampefjedringer og VFD'er (frekvensomformere).

IGBT vs. MOSFET: Sammenligningstabel

Oversigt over IGBT Vs. MOSFET

Selvom både IGBT og MOSFET er spændingsstyrede halvlederenheder, der hovedsageligt bruges til at forstærke svage signaler, kombinerer IGBT'er den lave modstandsevne for en bipolær transistor med spændingsdrevskarakteristikkerne for en MOSFET. Med udbredelsen af ​​valg mellem de to enheder bliver det stadig sværere at vælge den bedste enhed baseret på deres applikationer alene. MOSFET er en fire-terminal halvlederenhed, hvorimod IGBT er en tre-terminal enhed, der er et kryds mellem den bipolære transistor og en MOSFET, hvilket gør dem ekstremt tolerante over for elektrostatisk udladning og overbelastning.