Транзисторы - это небольшие полупроводниковые устройства, которые усиливают или переключают электрические сигналы и электрическую мощность. Транзисторы являются основными строительными блоками электрической схемы в современной электронике. IGBT и MOSFET - это два типа транзисторов с тремя выводами, которые используются в разных устройствах с различным напряжением. Разберемся, что это за транзисторы и в чем их отличия.
IGBT против MOSFET
Разница между IGBT и MOSFET заключается в том, что выводы IGBT являются эмиттером, коллектором и затвором, тогда как MOSFET состоит из выводов истока, стока и затвора. MOSFET может содержать терминал тела одновременно. Хотя оба устройства управляются напряжением.
IGBT - это трехконтактное полупроводниковое переключающее устройство, используемое в различных устройствах для усиления или переключения между различными электрическими сигналами. Его выводы - коллектор, эмиттер и затвор. «Коллектор» и «эмиттер» являются выходными клеммами, а «затвор» - входной клеммой. Это идеальное полупроводниковое переключающее устройство, поскольку оно представляет собой нечто среднее между биполярным переходным транзистором (BJT) и MOSFET.
МОП-транзистор - это четырехконтактный полупроводниковый прибор с управляемым напряжением, используемый в усилительных или переключающих схемах сигналов. МОП-транзисторы являются наиболее часто используемыми транзисторами. Он может быть выполнен из полупроводника p-типа или n-типа. Его выводы - это исток, сток, затвор и тело. Иногда терминал на корпусе подключается к терминалу источника, что делает его трехконтактным устройством.
Таблица сравнения IGBT и MOSFET
| Параметры сравнения | БТИЗ | МОП-транзистор |
| Терминалы | Его выводы - коллектор, эмиттер и затвор. | Его выводы - это исток, сток, затвор и тело. |
| Носители заряда | Электроны и дырки являются носителями заряда. | Электроны - главные проводники. |
| Развязки | Имеет PN-переходы. | Он не имеет PN-переходов. |
| Частоты переключения | Он имеет более низкую частоту переключения, чем MOSFET. | У него более высокая частота переключения. |
| Электростатический разряд | Он очень устойчив к электростатическим разрядам. | Электростатический разряд может повредить слой оксида металла. |
Что такое БТИЗ?
Биполярный транзистор с изолированным затвором или IGBT - это транзистор, который представляет собой нечто среднее между BJT и MOSFET. Он имеет свойства переключения выхода и проводимости, как у BJT, но управляется напряжением, как MOSFET. Поскольку он управляется напряжением, для поддержания проводимости через устройство требуется лишь небольшое количество напряжения.
IGBT сочетает в себе низкое напряжение насыщения полупроводникового устройства, называемого транзистором, а также высокий импеданс и скорость переключения MOSFET. Устройство способно выдерживать большие токи коллектор-эмиттер с нулевым током затвора. Среди его трех выводов выводы коллектора и эмиттера связаны с трактом проводимости, а вывод затвора связан с управлением устройством.
IGBT идеален для высоковольтных и сильноточных приложений. Он используется для быстрого переключения с высокой эффективностью в нескольких электронных устройствах. БТИЗ используются в различных устройствах, таких как приводы двигателей переменного и постоянного тока, импульсные источники питания (SMPS), инверторы, нерегулируемые источники питания (ИБП), системы управления тяговыми двигателями, индукционный нагрев и многое другое.
Преимущество использования IGBT состоит в том, что он обеспечивает работу при более высоком напряжении, меньшие входные потери и больший выигрыш по мощности. Хотя коммутировать ток он может только в «прямом» направлении. Это однонаправленное устройство.
Что такое MOSFET?
Полевой транзистор MOSFET или металл-оксид-полупроводник - это полупроводниковое устройство, используемое для увеличения или переключения электронных сигналов. Это 4-выводное устройство с истоком, стоком, затвором и корпусом в качестве его выводов. В некоторых случаях клеммы корпуса и источника соединяются, в результате чего счетчик клемм уменьшается до 3.
Зарядные проводники (электроны или дырки) входят в полевой МОП-транзистор через вывод истока в канал и выходят через вывод стока. Ширина канала регулируется терминалом ворот. Затвор расположен между выводами истока и стока и изолирован от канала тонким слоем оксида металла. Он также известен как полевой транзистор с изолированным затвором или IGFET из-за изолированного вывода затвора.
МОП-транзистор очень эффективен даже при работе при низких напряжениях. Он имеет высокую скорость переключения и практически не имеет тока затвора. Он используется в аналоговых и цифровых схемах, МОП-датчиках, калькуляторах, усилителях и цифровых телекоммуникационных системах.
Хотя полевые МОП-транзисторы не могут эффективно работать при высоких уровнях напряжения, так как это создает нестабильность в устройстве, а поскольку оно имеет слой оксида металла, он всегда подвержен риску повреждения из-за электростатических изменений.
Основные различия между IGBT и MOSFET
IGBT и MOSFET оба управляются напряжением, но одно главное заметное различие состоит в том, что IGBT - это 3-контактное устройство, а MOSFET - 4-контактное устройство. Хотя они очень похожи, оба имеют несколько отличий между двумя транзисторами.
Вывод
IGBT и MOSFET быстро заменяют старые типы транзисторов и других механических устройств, используемых в электрических цепях. Их высокий КПД и высокая частота переключения делают их незаменимой частью схемы. Поскольку оба управляются напряжением, выбор между ними часто бывает затруднительным.
Несмотря на то, что IGBT представляет собой нечто среднее между MOSFET и BJT, это не лучший ответ во всех ситуациях. MOSFET-транзисторы также значительно улучшились с течением времени и показали, что они являются более динамичным устройством. Однако, поскольку IGBT эффективно работают при высоких напряжениях, а полевые МОП-транзисторы удивительно хорошо работают при низких напряжениях, выбор часто зависит от того, какой выходной сигнал требуется от устройства.
использованная литература
- http://not2fast.com/electronics/theory_docs/choosewisely.pdf
- https://ghioni.faculty.polimi.it/pel/readmat/gate-drive.pdf
