Różnice między IGBT a MOSFET

IGBT (tranzystor bipolarny z izolowaną bramką) i MOSFET (tranzystor polowy z metalicznym tlenkiem i półprzewodnikiem) to dwa popularne półprzewodnikowe urządzenia mocy szeroko stosowane w elektronice mocy. Chociaż oba są niezbędnymi komponentami w różnych zastosowaniach, różnią się znacznie pod kilkoma względami. Poniżej znajdują się podstawowe różnice między IGBT i MOSFET:

1. Zasada działania

- IGBT: IGBT łączy w sobie cechy zarówno BJT (tranzystor bipolarny), jak i MOSFET, co czyni go urządzeniem hybrydowym. Kontroluje bazę BJT poprzez napięcie bramki tranzystora MOSFET, który z kolei kontroluje przewodzenie i odcięcie BJT. Chociaż procesy przewodzenia i odcięcia w IGBT są stosunkowo złożone, charakteryzuje się on niskimi stratami napięcia przewodzenia i wysoką tolerancją napięcia.

- MOSFET: MOSFET to tranzystor polowy, który steruje prądem w półprzewodniku poprzez napięcie bramki. Kiedy napięcie bramki przekracza napięcie źródła, tworzy się warstwa przewodząca, umożliwiając przepływ prądu. I odwrotnie, gdy napięcie bramki spadnie poniżej progu, warstwa przewodząca zanika i prąd nie może płynąć. Działanie tranzystora MOSFET jest stosunkowo proste i zapewnia duże prędkości przełączania.

2. Obszary zastosowań

- IGBT: Ze względu na wysoką tolerancję napięcia, niską utratę napięcia przewodzenia i szybkie przełączanie, IGBT szczególnie nadaje się do zastosowań o dużej mocy i niskich stratach, takich jak falowniki, sterowniki silników, spawarki i zasilacze bezprzerwowe (UPS) . W tych zastosowaniach IGBT skutecznie zarządza operacjami przełączania wysokiego napięcia i wysokiego prądu.

- MOSFET: MOSFET, dzięki szybkiej reakcji, wysokiej rezystancji wejściowej, stabilnej wydajności przełączania i niskim kosztom, jest szeroko stosowany w zastosowaniach o niskim poborze mocy i szybkim przełączaniu, takich jak zasilacze impulsowe, oświetlenie, wzmacniacze audio i obwody logiczne . MOSFET sprawdza się wyjątkowo dobrze w zastosowaniach o małej mocy i niskim napięciu.

3. Charakterystyka wydajności

- IGBT: IGBT wyróżnia się w zastosowaniach wysokonapięciowych i wysokoprądowych ze względu na zdolność do przenoszenia znacznej mocy przy niższych stratach przewodzenia, ale ma wolniejsze prędkości przełączania w porównaniu z tranzystorami MOSFET.

- MOSFET: Tranzystory MOSFET charakteryzują się większą szybkością przełączania, wyższą wydajnością w zastosowaniach niskonapięciowych i niższymi stratami mocy przy wyższych częstotliwościach przełączania.

4. Zamienność

IGBT i MOSFET są projektowane i używane do różnych celów i zazwyczaj nie można ich zamieniać. Wybór urządzenia zależy od konkretnego zastosowania, wymagań wydajnościowych i względów kosztowych.

Wniosek

IGBT i MOSFET różnią się znacznie pod względem zasady działania, obszarów zastosowań i charakterystyki wydajności. Zrozumienie tych różnic pomaga w wyborze odpowiedniego urządzenia do projektów energoelektroniki, zapewniając optymalną wydajność i efektywność kosztową.