Atšķirība starp IGBT un MOSFET

Bipolārie tranzistori bija vienīgais reālais jaudas tranzistors, ko izmantoja līdz ļoti efektīvajiem MOSFETs parādījās 70. gadu sākumā. Kopš darbības uzsākšanas 1947. gada beigās BJT ir būtiski uzlabojuši tā elektrisko veiktspēju, un to joprojām plaši izmanto elektroniskajās shēmās. Bipolāriem tranzistoriem ir samērā lēni izslēgšanās raksturlielumi, un tiem ir negatīvs temperatūras koeficients, kas var izraisīt sekundāru sabrukumu. MOSFETs tomēr ir ierīces, kuras kontrolē spriegumu, nevis strāvu. Viņiem ir pozitīvs temperatūras koeficients pretestībai, kas apstādina termisko bēgšanu, un rezultātā sekundārais sadalījums nenotiek. Tad IGBT ienāca attēlā 1980. gadu beigās. IGBT būtībā ir krustojums starp bipolāriem tranzistoriem un MOSFET, un to arī kontrolē ar spriegumu, piemēram, MOSFET. Šajā rakstā ir uzsvērti daži galvenie punkti, salīdzinot abas ierīces.

Kas ir MOSFET?

MOSFET, saīsināts no “metāla oksīda pusvadītāju lauka efekta tranzistors”, ir īpaša veida lauka efektu tranzistors, ko plaši izmanto ļoti liela mēroga integrētās shēmās, pateicoties tā sarežģītajai struktūrai un augstajai ieejas pretestībai. Tā ir četru terminālu pusvadītāju ierīce, kas kontrolē gan analogos, gan digitālos signālus. Vārti atrodas starp avotu un kanalizāciju, un tos izolē plāns metāla oksīda slānis, kas neļauj strāvai plūst starp vārtiem un kanālu. Tagad tehnoloģija tiek izmantota visu veidu pusvadītāju ierīcēs, lai pastiprinātu vājos signālus.

Kas ir IGBT??

IGBT, kas apzīmē “izolētu vārtu bipolāru tranzistoru”, ir trīs terminālu pusvadītāju ierīce, kas apvieno bipolārā tranzistora strāvas nesšanas iespējas ar ērtu MOSFET vadības kontroli. Tās ir salīdzinoši jauna ierīce enerģijas elektronikā, ko parasti izmanto kā elektronisko slēdzi visdažādākajās lietojumprogrammās, sākot no vidējas līdz īpaši lielas jaudas lietojumprogrammām, piemēram, ieslēgtā režīma barošanas avotiem (SMPS). Tās struktūra ir gandrīz identiska MOSFET struktūrai, izņemot p substrāta papildinājumu zem n substrāta.

Atšķirība starp IGBT un MOSFET

1. IGBT un MOSFET pamatprogramma

IGBT apzīmē izolētu vārtu bipolāru tranzistoru, turpretī MOSFET ir īss nosaukums - metāla oksīda pusvadītāju lauka efektu tranzistors. Lai gan abas ir pusvadītāju ierīces, kas kontrolē spriegumu un kuras vislabāk darbojas komutācijas režīma barošanas avotos (SMPS), IGBT apvieno bipolāru tranzistoru augstas strāvas vadīšanas iespējas ar ērtu MOSFET vadību. IGBT ir strāvas vārtsargi, kas apvieno BJT un MOSFET priekšrocības izmantošanai barošanas un motora vadības ķēdēs. MOSFET ir īpaša veida lauka efekta tranzistors, kurā pielietotais spriegums nosaka ierīces vadītspēju.

2. IGBT un MOSFET darbības princips

IGBT būtībā ir MOSFET ierīce, kas kontrolē bipolāru savienojuma strāvas tranzistoru ar abiem tranzistoriem, kas ir integrēti vienā silīcija gabalā, turpretī MOSFET ir visizplatītākais FET ar izolētiem vārtiem, ko visbiežāk izgatavo ar kontrolētu silīcija oksidāciju. MOSFET parasti darbojas, kanāla platumu elektroniski mainot ar spriegumu uz elektrodu, ko sauc par vārtiem, kas atrodas starp avotu un kanalizāciju un ir izolēts ar plānu silīcija oksīda slāni. MOSFET var darboties divos veidos: noplicināšanas režīmā un uzlabošanas režīmā.

3. IGBT un MOSFET ieejas pretestība

IGBT ir bipolāra ierīce ar kontrolētu spriegumu ar augstu ieejas pretestību un lielu bipolārā tranzistora spēju vadīt strāvu. Tos var būt viegli vadīt, salīdzinot ar pašreiz vadāmām ierīcēm, kas darbojas lieljaudas lietojumos. MOSFETs gandrīz nav nepieciešama ieejas strāva, lai kontrolētu slodzes strāvu, kas padara tos izturīgākus vārtu spailē, pateicoties izolācijas slānim starp vārtiem un kanālu. Slānis ir izgatavots no silīcija oksīda, kas ir viens no labākajiem izmantotajiem izolatoriem. Tas efektīvi bloķē pielietoto spriegumu, izņemot nelielu noplūdes strāvu.

4. Izturība pret bojājumiem

MOSFET ir jutīgāki pret elektrostatisko izlādi (ESD), jo MOS tehnoloģijas augsta ieejas pretestība MOSFET neļaus lādiņam izkliedēt kontrolētākā veidā. Papildu silīcija oksīda izolators samazina vārtu kapacitāti, padarot tos neaizsargātus pret ļoti augsta sprieguma tapas, neizbēgami sabojājot iekšējās detaļas. MOSFET ir ļoti jutīgi pret EDS. Trešās paaudzes IGBT apvieno MOSFET sprieguma piedziņas raksturlielumus ar bipolārā tranzistora zemo pretestības spēju, tādējādi padarot tos īpaši tolerantus pret pārslodzēm un sprieguma smailēm..

5. IGBT un MOSFET lietojumprogrammas

MOSFET ierīces tiek plaši izmantotas elektronisko signālu pārslēgšanai un pastiprināšanai elektroniskās ierīcēs, parasti lietojumiem ar augstu trokšņa līmeni. Visbiežāk MOSFET izmanto pārslēgšanas režīma barošanas avotos, kā arī tos var izmantot D klases pastiprinātājos. Tie ir visizplatītākie lauka efektu tranzistori, un tos var izmantot gan analogās, gan digitālās shēmās. IGBT, no otras puses, tiek izmantoti vidējas un īpaši lielas jaudas lietojumos, piemēram, slēdža režīma barošanas avotā, indukcijas sildīšanā un vilces motora vadībā. To izmanto kā būtisku sastāvdaļu mūsdienu ierīcēs, piemēram, elektromobiļos, lampu droseļos un VFD (mainīgas frekvences piedziņās).

IGBT salīdzinājumā ar MOSFET: salīdzināšanas tabula

IGBT Vs kopsavilkums MOSFET

Lai gan gan IGBT, gan MOSFET ir pusvadītāju ierīces ar sprieguma vadību, ko galvenokārt izmanto vāju signālu pastiprināšanai, IGBT apvieno bipolārā tranzistora zemo pretestības spēju ar MOSFET sprieguma piedziņas īpašībām. Paplašinoties izvēles iespējām starp abām ierīcēm, kļūst arvien grūtāk izvēlēties labāko ierīci, pamatojoties tikai uz to lietojumiem. MOSFET ir četru terminālu pusvadītāju ierīce, savukārt IGBT ir trīs terminālu ierīce, kas ir krustojums starp bipolāru tranzistoru un MOSFET, kas padara tos īpaši izturīgus pret elektrostatisko izlādi un pārslodzēm..