Erinevus IGBT ja MOSFET vahel

Bipolaarsed transistorid olid ainus tegelik transistor, mida kasutati kuni väga tõhusate MOSFET-ide tulekuni 1970ndate alguses. BJT-d on selle elektrilisi jõudluse olulisi täiustusi teinud alates selle loomisest 1947. aasta lõpus ja neid kasutatakse endiselt laialdaselt elektroonilistes vooluringides. Bipolaarsetel transistoridel on suhteliselt aeglased väljalülitusomadused ja neil on negatiivne temperatuurikoefitsient, mis võib põhjustada sekundaarse purunemise. MOSFET-id on aga seadmed, mida juhitakse pigem pingest kui voolust. Neil on positiivne vastupidavuskoefitsient, mis peatab termilise põgenemise ja selle tulemusel sekundaarset lagunemist ei toimu. Siis tulid IGBT-d 1980ndate lõpus. IGBT on põhimõtteliselt rist bipolaarsete transistoride ja MOSFET-ide vahel ning on ka pingega juhitav nagu MOSFET-id. See artikkel toob välja mõned põhipunktid, mis neid kahte seadet võrdlesid.

Mis on MOSFET?

MOSFET, lühendatult “metallioksiid-pooljuhtide välitransistor”, on eritüüpi välitransistor, mida kasutatakse laialdaselt väga suuremahulistes integraallülitustes tänu keerukale struktuurile ja suurele sisendtakistusele. See on nelja klemmiga pooljuhtseade, mis juhib nii analoog- kui ka digitaalsignaale. Värav asub allika ja äravoolu vahel ning on isoleeritud õhukese metalloksiidi kihiga, mis takistab voolu voolamist värava ja kanali vahel. Nüüd kasutatakse seda tehnoloogiat kõikvõimalikes pooljuhtseadmetes nõrkade signaalide võimendamiseks.

Mis on IGBT??

IGBT, mis tähistab „isoleeritud värava bipolaarset transistorit”, on kolme klemmiga pooljuhtseade, mis ühendab bipolaarse transistori voolu kandmise võime MOSFETi juhtimise lihtsusega. Need on suhteliselt uus seade jõuelektroonikas, mida kasutatakse tavaliselt elektroonilise lülitina paljudes rakendustes, alates keskmise ja ülivõimsusega rakendustest, näiteks sisse lülitatud režiimiga toiteallikad (SMPS). Selle struktuur on peaaegu identne MOSFET-i struktuuriga, välja arvatud p-substraadi lisamine n-i substraadi alla.

Erinevus IGBT ja MOSFET vahel

1. IGBT ja MOSFET põhiversioon

IGBT tähistab isoleeritud värava bipolaarset transistorit, samas kui MOSFET on lühike metallioksiidi pooljuhtide välitransistor. Ehkki mõlemad on pingega juhitavad pooljuhtseadised, mis töötavad kõige paremini lülitusrežiimi toiteallika (SMPS) rakendustes, ühendavad IGBT-d bipolaarsete transistoride suure voolu käitlemisvõimalusi ja MOSFET-ide juhtimise lihtsust. IGBT-d on vooluhoidjad, mis ühendavad BJT ja MOSFET eelised toiteallikate ja mootori juhtimisahelate jaoks. MOSFET on eritüüpi väljatransistor, milles rakendatud pinge määrab seadme juhtivuse.

2. IGBT ja MOSFETi tööpõhimõte

IGBT on sisuliselt MOSFET-seade, mis juhib bipolaarset risttransistorit, mille mõlemad transistorid on integreeritud ühele räni tükile, samas kui MOSFET on kõige tavalisem isoleeritud värav FET, kõige sagedamini valmistatud räni kontrollitud oksüdeerimisega. MOSFET töötab tavaliselt kanali laiuse elektroonilisel muutmisel elektri, mida nimetatakse väravaks, pinge järgi, mis asub allika ja äravoolu vahel ning on isoleeritud õhukese ränioksiidi kihiga. MOSFET võib toimida kahel viisil: kahanemisrežiimis ja täiustusrežiimis.

3. IGBT ja MOSFET sisendtakistus

IGBT on pingega juhitav bipolaarne seade, millel on bipolaarse transistori kõrge sisendtakistus ja suur voolu käitlemise võime. Neid saab hõlpsasti juhtida, võrreldes praeguse juhtimisega seadmetega kõrge voolu korral. MOSFET-id vajavad koormusvoolu juhtimiseks peaaegu mitte sisendvoolu, mis muudab need värava klemmi vastupidavamaks tänu värava ja kanali vahelisele isolatsioonikihile. Kiht on valmistatud ränioksiidist, mis on üks parimatest kasutatud isolaatoritest. See blokeerib tõhusalt rakendatud pinget, välja arvatud väike lekkevool.

4. Vastupidavus kahjustustele

MOSFET-id on elektrostaatilise laadimise (ESD) suhtes vastuvõtlikumad, kuna MOS-tehnoloogia MOS-tehnoloogia kõrge sisendtakistus ei lase laadimisel paremini kontrollitavalt hajuda. Täiendav ränioksiidisolaator vähendab värava mahtuvust, mis muudab selle haavatavaks väga kõrgete pingete korral, mis kahjustavad paratamatult sisemisi komponente. MOSFET-id on ESDde suhtes väga tundlikud. Kolmanda põlvkonna IGBT-d ühendavad MOSFET-i pinge ajami karakteristikud bipolaarse transistori madala vastupanuvõimega, muutes need ülimalt tolerantseteks ülekoormuste ja pingetippude suhtes.

5. IGBT ja MOSFET rakendused

MOSFET-seadmeid kasutatakse laialdaselt elektrooniliste seadmete elektrooniliste signaalide lülitamiseks ja võimendamiseks, tavaliselt suure müratasemega rakenduste jaoks. MOSFET on kõige kasutatavam lülitusrežiimi toiteallikates, lisaks saab neid kasutada D-klassi võimendites. Need on kõige tavalisem väljatransistor ja neid saab kasutada nii analoog- kui ka digitaalahelates. IGBT-sid kasutatakse teiselt poolt keskmise võimsusega ja eriti suure võimsusega rakendustes, nagu lülitusrežiimi toiteallikas, induktsioonkuumutus ja veomootori juhtimine. Seda kasutatakse olulise komponendina tänapäevastes seadmetes, nagu elektriautod, lampide liiteseadised ja VFD-d (muutuva sagedusega ajamid).

IGBT vs MOSFET: võrdlustabel

IGBT Vs kokkuvõte MOSFET

Ehkki nii IGBT kui ka MOSFET on pingega juhitavad pooljuhtseadised, mida kasutatakse peamiselt nõrkade signaalide võimendamiseks, ühendavad IGBT-d bipolaarse transistori vähese takistuse võime MOSFET-i pingeajamite omadustega. Kuna kahe seadme vahel on palju valikuvõimalusi, on üha raskem valida parimat seadet ainult nende rakenduste põhjal. MOSFET on nelja klemmiga pooljuhtseade, samas kui IGBT on kolme klemmiga seade, mis on rist bipolaarse transistori ja MOSFET vahel, mis muudab need elektrostaatilise lahenduse ja ülekoormuse suhtes eriti talutavaks.