Perbezaan antara IGBT dan MOSFET

Transistor bipolar adalah satu-satunya transistor kuasa sebenar yang digunakan sehingga MOSFET yang sangat efisien datang pada awal 1970-an. BJTs telah melalui penambahbaikan penting prestasi elektrik sejak penubuhannya pada akhir 1947 dan masih banyak digunakan dalam litar elektronik. Transistor bipolar mempunyai ciri-ciri pemulihan yang agak perlahan dan mereka mempamerkan pekali suhu negatif yang mungkin menyebabkan pecahan sekunder. Walau bagaimanapun, MOSFET adalah peranti yang dikawal voltan berbanding semasa yang dikawal. Mereka mempunyai pekali suhu positif untuk rintangan yang menghentikan pelarian terma dan sebagai akibat kerosakan sekunder tidak berlaku. Kemudian, IGBTs datang ke dalam gambar pada akhir 1980-an. IGBT pada dasarnya adalah silang antara transistor bipolar dan MOSFET dan juga dikawal oleh voltan seperti MOSFET. Artikel ini menyoroti beberapa perkara utama yang membandingkan kedua-dua peranti.

Apakah itu MOSFET??

MOSFET, pendek untuk "Transistor Kesan Medan Semikonduktor Logam Oksida", adalah jenis khas transistor kesan medan yang digunakan secara meluas dalam litar bersepadu berskala besar, terima kasih kepada strukturnya yang canggih dan impedans input yang tinggi. Ia adalah peranti semikonduktor empat terminal yang mengawal kedua-dua isyarat analog dan digital. Pintu terletak di antara sumber dan longkang dan dilindungi oleh lapisan oksida logam nipis yang menghalang arus dari mengalir di antara pintu dan saluran. Teknologi kini digunakan dalam semua jenis peranti semikonduktor untuk menguatkan isyarat lemah.

Apa itu IGBT?

IGBT, yang bermaksud "Transistor Bipolar Transistor Gate", adalah sebuah peranti semikonduktor tiga terminal yang menggabungkan keupayaan membawa arus transistor bipolar dengan kemudahan kawalan terhadap MOSFET. Mereka adalah peranti yang agak baru dalam elektronik kuasa yang biasanya digunakan sebagai suis elektronik dalam pelbagai aplikasi yang luas, dari aplikasi sederhana ke ultra tinggi seperti bekalan kuasa mod (SMPS) yang beralih. Strukturnya hampir sama dengan MOSFET kecuali tambahan substrat p di bawah n substrat.

Perbezaan antara IGBT dan MOSFET

1. Asas IGBT dan MOSFET

IGBT bermaksud Transistor Bipolar Insulated-Gate, manakala MOSFET adalah pendek untuk Transistor Kesan Medan Semikonduktor Logam-Oksida. Walaupun, kedua-dua peranti semikonduktor yang dikendalikan voltan yang berfungsi terbaik dalam aplikasi bekalan kuasa mod (SMPS), IGBTs menggabungkan keupayaan pengendalian semasa semasa transistor bipolar dengan kemudahan kawalan MOSFET. IGBTs adalah pengawal selia semasa yang menggabungkan kelebihan BJT dan MOSFET untuk digunakan dalam bekalan kuasa dan litar kawalan motor. MOSFET adalah jenis khas transistor kesan medan di mana voltan yang digunakan menentukan kekonduksian peranti.

2. Prinsip Kerja IGBT dan MOSFET

IGBT pada dasarnya adalah peranti MOSFET yang mengawal transistor kuasa simpang bipolar dengan kedua-dua transistor bersepadu pada sekeping tunggal silikon, manakala MOSFET adalah FET pintu terisolasi yang paling biasa, yang paling biasa dibuat oleh pengoksidaan silikon yang terkawal. MOSFET biasanya berfungsi secara elektronik yang mengubah lebar saluran dengan voltan pada elektrod disebut pintu gerbang yang terletak di antara sumber dan longkang, dan dilindungi oleh lapisan tipis oksida silikon. MOSFET boleh berfungsi dalam dua cara: mod Pengurangan dan Mod Penambahan.

3. Input Impedance IGBT dan MOSFET

IGBT adalah peranti bipolar dikawal voltan dengan impedans input tinggi dan keupayaan pengendalian semasa yang besar dari transistor bipolar. Mereka boleh menjadi mudah untuk dikawal berbanding dengan peranti terkawal semasa dalam aplikasi semasa yang tinggi. MOSFET memerlukan hampir tiada arus input untuk mengawal arus beban yang menjadikannya lebih bertentangan di terminal pintu, berkat lapisan pengasingan antara pintu dan saluran. Lapisan ini diperbuat daripada silikon oksida yang merupakan salah satu insulator terbaik yang digunakan. Ia cekap menghalang voltan yang diterapkan dengan pengecualian semasa kebocoran kecil.

4. Rintangan Kerosakan

MOSFET lebih mudah terdedah kepada pelepasan elektrostatik (ESD) kerana impedans input yang tinggi terhadap teknologi MOS dalam MOSFET tidak akan membenarkan caj untuk hilang dalam fesyen yang lebih terkawal. Penebat oksida silikon tambahan mengurangkan kapasitans pintu yang menjadikannya terdedah terhadap pancang voltan yang sangat tinggi tidak dapat dielakkan merosakkan komponen dalaman. MOSFET sangat sensitif kepada ESD. IGBTs generasi ketiga menggabungkan ciri pemacu voltan MOSFET dengan kemampuan keupayaan rintangan yang rendah bagi transistor bipolar, sehingga menjadikannya sangat bertolak ansur terhadap kelebihan beban dan pancang voltan.

5. Permohonan IGBT dan MOSFET

Peranti MOSFET digunakan secara meluas untuk menukar dan menguatkan isyarat elektronik dalam peranti elektronik, biasanya untuk aplikasi bunyi yang tinggi. Penggunaan MOSFET yang paling banyak adalah dalam bekalan kuasa mod suis, ditambah mereka boleh digunakan dalam penguat D kelas. Mereka adalah transistor kesan medan yang paling biasa dan boleh digunakan dalam kedua-dua litar analog dan digital. Sebaliknya, IGBTs digunakan dalam medium untuk aplikasi berkuasa tinggi seperti mod bekalan kuasa suis, pemanasan induksi, dan kawalan motor daya tarikan. Ia digunakan sebagai komponen penting dalam peralatan moden seperti kereta elektrik, ballast lampu, dan VFD (pemacu frekuensi pembolehubah).

IGBT vs MOSFET: Carta Perbandingan

Ringkasan IGBT Vs. MOSFET

Walaupun kedua-dua IGBT dan MOSFET adalah peranti semikonduktor dikawal voltan yang digunakan terutamanya untuk menguatkan isyarat lemah, IGBTs menggabungkan keupayaan rintangan rendah pada transistor bipolar dengan ciri pemacu voltan MOSFET. Dengan percambahan pilihan antara kedua-dua peranti, semakin sukar untuk memilih peranti terbaik berdasarkan aplikasi mereka sahaja. MOSFET adalah peranti semikonduktor empat terminal, manakala IGBT adalah peranti tiga terminal yang merupakan silang antara transistor bipolar dan MOSFET yang menjadikan mereka sangat bertolak ansur dengan pelepasan elektrostatik dan kelebihan beban.