IGBT i MOSFET

Bipolarni tranzistori bili su jedini pravi tranzistor koji se koristi dok se vrlo učinkoviti MOSFETi nisu pojavili početkom 1970-ih. BJT-ovi su prošli kroz vitalne poboljšanja svojih električnih performansi od svog osnutka krajem 1947. i još uvijek se često koriste u elektroničkim sklopovima. Bipolarni tranzistori imaju relativno spore karakteristike isključivanja i pokazuju negativnu koeficijent temperature, što može rezultirati sekundarnim slomom. MOSFET-ovi, međutim, su uređaji koji su naponski kontrolirani, a ne tekuće. Imaju pozitivan temperaturni koeficijent otpora koji zaustavlja toplinsku prevrtanja i kao posljedica toga ne nastaje sekundarna slom. Zatim su IGBT-ovi došli na sliku krajem osamdesetih godina. IGBT je u osnovi križ između bipolarnih tranzistora i MOSFET-a i također je pod naponom poput MOSFET-a. Ovaj članak ističe neke ključne točke uspoređujući dva uređaja.

Što je MOSFET?

MOSFET, kratak za "metalni oksidni poluvodički tranzistor s efektom polja", poseban je tip tranzistora na terenu koji se široko koristi u velikim integriranim krugovima zahvaljujući sofisticiranoj strukturi i visokoj ulaznoj impedanciji. To je četveroputni poluvodički uređaj koji kontrolira analogne i digitalne signale. Vrata su smještena između izvora i odvoda i izolirana je tankim slojem metalnog oksida koji sprječava strujanje struje između vrata i kanala. Tehnologija se sada koristi u svim vrstama poluvodičkih uređaja za pojačavanje slabih signala.

Što je IGBT?

IGBT, označava "bipolarni tranzistor s izoliranim vratima", je trosmjerni poluvodički uređaj koji kombinira sposobnost bipolarnog tranzistora s trenutnom snagom i jednostavnost kontrole od MOSFET-a. Oni su relativno novi uređaj u elektronici napajanja koji se obično koristi kao elektronička sklopka u širokom rasponu aplikacija od srednje do ultra velike snage kao što su SMPS. Njegova je struktura gotovo identična onoj MOSFET-a, osim dodatnog p podloge ispod n supstrata.

Razlika između IGBT-a i MOSFET-a

1. Osnova IGBT-a i MOSFET-a

IGBT označava bipolarni tranzistor s izoliranim vratima, dok je MOSFET kratak za Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. Iako su oba naponski upravljani poluvodički uređaji koji najbolje funkcioniraju u sklopu napajanja (SMPS), IGBT kombinira sposobnost rukovanja bipolarnim tranzistorima visoke struje i jednostavnost kontrole MOSFET-a. IGBT-ovi su vratari struje koji kombiniraju prednosti BJT-a i MOSFET-a za uporabu u strujnim i upravljačkim krugovima. MOSFET je poseban tip tranzistora s terenskim efektom u kojem primijenjeni napon određuje vodljivost uređaja.

1. Radno načelo IGBT-a i MOSFET-a

IGBT je u suštini MOSFET uređaj koji kontrolira bipolarni tranzistor s spojnim sklopom s oba tranzistora integriranog na jedan komad silicija, dok je MOSFET najčešći izolirani vrat FET, najčešće proizveden kontroliranom oksidacijom silicija. MOSFET općenito radi elektronskim promjenom širine kanala naponom na elektrodi nazvanoj vrata koja se nalazi između izvora i odvoda, a izolirana je tankim slojem silicijevog oksida. MOSFET može funkcionirati na dva načina: Depletion mod i Enhancement način rada.

1. Ulazna impedancija IGBT-a i MOSFET-a

IGBT je naponski upravljani bipolarni uređaj s visokom ulaznom impedancijom i velikom sposobnošću rukovanja bipolarnim tranzistorom. One se mogu lako kontrolirati u usporedbi s trenutnim kontroliranim uređajima u visokoj aplikaciji. MOSFET-ovi zahtijevaju gotovo nikakvu ulaznu struju za kontrolu struje opterećenja koja ih čini buntovnim na terminalu vrata, zahvaljujući izolacijskom sloju između vrata i kanala. Slojevi su izrađeni od silicijevog oksida koji je jedan od najboljih izolatora. Učinkovito blokira primijenjeni napon uz iznimku male struje istjecanja.

1. Otpornost na oštećenja

MOSFET-ovi su više osjetljivi na elektrostatičko pražnjenje (ESD) jer visoka ulazna impedancija MOS tehnologije u MOSFET-u neće dopustiti da se naboj raspršuje na kontroliraniji način. Dodatni silicij-oksidni izolator smanjuje kapacitet vrata, što ga čini ranjivim protiv vrlo visokih naponskih šiljaka, neizbježno oštećujući unutarnje komponente. MOSFET-ovi su vrlo osjetljivi na ESD-ove. IGBT treće generacije kombinira karakteristike naponskog pogona MOSFET-a s niskom sposobnošću otpora bipolarnog tranzistora, čime ih čini iznimno tolerantnim od preopterećenja i naponskih šiljaka.

1. Primjena IGBT-a i MOSFET-a

   Sažetak IGBT vs. MOSFET

   Iako su IGBT i MOSFET naponski kontrolirani poluvodički uređaji koji se uglavnom koriste za pojačavanje slabih signala, IGBT kombinira sposobnost bipolarnog tranzistora s malom otpornošću na sposobnosti napajanja MOSFET-a. Uz proliferaciju izbora između dva uređaja, postaje sve teže odabrati najbolji uređaj na temelju svojih aplikacija sami. MOSFET je četveroprodajni poluvodički uređaj, a IGBT je trosmjerni uređaj koji je križ između bipolarnog tranzistora i MOSFET-a što ih čini izuzetno tolerantnim na elektrostatski pražnjenje i preopterećenja.