Forskjellen mellom IGBT og MOSFET

De bipolare transistorene var den eneste virkelige strømtransistoren som ble brukt til de svært effektive MOSFETene kom sammen tidlig på 1970-tallet. BJTene har gått gjennom viktige forbedringer av sin elektriske ytelse siden starten i slutten av 1947 og er fortsatt mye brukt i elektroniske kretser. De bipolare transistorene har relativt sakte svingningsegenskaper og de har en negativ temperaturkoeffisient som kan føre til sekundær nedbrytning. MOSFET er imidlertid enheter som er spenningsstyrte i stedet for strømstyrt. De har en positiv temperaturkoeffisient for motstand som stopper termisk forsinkelse, og som et resultat oppstår sekundær sammenbrudd ikke. Da kom IGBTer inn på bildet i slutten av 1980-tallet. IGBT er i utgangspunktet et kryss mellom de bipolare transistorene og MOSFETene, og er også spenningsstyrt som MOSFET. Denne artikkelen fremhever noen viktige punkter som sammenligner de to enhetene.

Hva er en MOSFET??

MOSFET, kort for "Metal Oxid Semiconductor Field Effect Transistor", er en spesiell type felt effekt transistor mye brukt i svært store integrerte kretser, takket være sin sofistikerte struktur og høy inngang impedans. Det er en fire-terminal halvleder enhet som styrer både analog og digital signaler. Porten er plassert mellom kilden og avløpet og er isolert av et tynt lag av metalloksyd som forhindrer strømmen i å strømme mellom porten og kanalen. Teknologien er nå brukt i alle slags halvleder enheter for å forsterke svake signaler.

Hva er en IGBT??

IGBT, står for "Isolert Gate Bipolar Transistor", er en tre-terminal halvleder enhet som kombinerer den nåværende bæreevne av en bipolar transistor med enkel kontroll over det for en MOSFET. De er en relativt ny enhet i kraftelektronikk som vanligvis brukes som en elektronisk bryter i et bredt spekter av applikasjoner, fra middels til ultrahøye strømforsyninger som SMPS (Switched Mode Power Supply). Dens struktur er nesten identisk med den for en MOSFET bortsett fra tillegg av et p-substrat under n-substratet.

Forskjellen mellom IGBT og MOSFET

1. Grunnleggende for IGBT og MOSFET

IGBT står for Isolert-Gate Bipolar Transistor, mens MOSFET er kort for Metal-Oxid Semiconductor Field Effect Transistor. Selv om begge er spenningsstyrte halvlederinnretninger som fungerer best i SMPS-applikasjoner (Switch Mode), kombinerer IGBTs høyfrekvente håndteringsevne for bipolare transistorer med enkel kontroll over MOSFET. IGBT er gatekeepers of current som kombinerer fordelene med en BJT og MOSFET for bruk i strømforsyning og motorstyringskretser. MOSFET er en spesiell type felt-effekt transistor der den påførte spenningen bestemmer konduktiviteten til en enhet.

2. Arbeidsprinsipp for IGBT og MOSFET

En IGBT er i hovedsak en MOSFET-enhet som styrer en bipolar veikryssstrømstransistor med begge transistorer integrert på et enkelt stykke silisium, mens MOSFET er den vanligste isolerte porten FET, som vanligvis er produsert av kontrollert oksidasjon av silisium. MOSFET fungerer vanligvis ved å variere bredden av kanalen elektronisk ved hjelp av spenningen på en elektrode kalt porten som ligger mellom kilden og avløpet, og er isolert av et tynt lag av silisiumoksid. En MOSFET kan fungere på to måter: Depletion-modus og Enhancement-modus.

3. Input Impedans av IGBT og MOSFET

En IGBT er en spenningsstyrt bipolar enhet med høy inngangsimpedans og stor strømhåndteringsevne for en bipolar transistor. De kan være lette å kontrollere i forhold til nåværende kontrollerte enheter i høytliggende applikasjoner. MOSFETer krever nesten ingen inngangsstrøm for å kontrollere laststrømmen, noe som gjør dem mer resistive på portterminalen, takket være isolasjonslaget mellom porten og kanalen. Laget er laget av silisiumoksyd som er en av de beste isolatorene som brukes. Den blokkerer effektivt den påførte spenningen med unntak av en liten lekkasjestrøm.

4. Skadesmotstand

MOSFET er mer utsatt for elektrostatisk utladning (ESD), da høy inngangsimpedans av MOS-teknologi i en MOSFET ikke tillater ladningen å løsne på et mer kontrollert måte. Den ekstra silisiumoksydisolatoren reduserer kapasiteten til porten som gjør den sårbar mot de meget høyspenningsspissene som uunngåelig ødelegger de indre komponentene. MOSFET er veldig følsomme for ESDer. Den tredje generasjon IGBT kombinerer spenningsdrevegenskapene til en MOSFET med den lave motstandsevnen til en bipolar transistor, noe som gjør dem ekstremt tolerante mot overbelastning og spenning.

5. Programmer av IGBT og MOSFET

MOSFET-enheter er mye brukt for å bytte og forsterke elektroniske signaler i elektroniske enheter, typisk for høye støyprogrammer. Den mest anvendte MOSFET-applikasjonen er strømforsyning i brytermodus, pluss de kan brukes i klasse D-forsterkere. De er den vanligste felt effekt transistoren og kan brukes både i analog og digital krets. IGBT-er, derimot, brukes i middels til ultra høyeffekt applikasjoner som strømforsyning av brytermodus, induksjonsoppvarming og trekkraftmotorstyring. Den brukes som en viktig komponent i moderne apparater som elektriske biler, lampeforkoblinger og VFD-er (frekvensomformere).

IGBT vs MOSFET: Sammenligningstabel

Sammendrag av IGBT Vs. MOSFET

Selv om både IGBT og MOSFET er spenningsstyrte halvlederinnretninger som hovedsakelig brukes til å forsterke svake signaler, kombinerer IGBTs den lave motstandsegenskapen til en bipolar transistor med spenningsdrevegenskapene til en MOSFET. Med spredning av valg mellom de to enhetene blir det stadig vanskeligere å velge den beste enheten basert på deres applikasjoner alene. MOSFET er en fire-terminal halvleder enhet, mens IGBT er en tre-terminal enhet som er et kryss mellom den bipolare transistoren og en MOSFET som gjør dem ekstremt tolerante for elektrostatisk utladning og overbelastning.