Verschil tussen IGBT en MOSFET
Share
Belangrijkste verschil - IGBT versus MOSFET
IGBT en MOSFET zijn twee verschillende soorten transistoren die worden gebruikt in de elektronica-industrie. Over het algemeen zijn MOSFET's beter geschikt voor toepassingen met een laag voltage en snel schakelen, terwijl IGBTS meer geschikt is voor applicaties met een hoge spanning en traag schakelen. De grootste verschil tussen IGBT en MOSFET is dat het IGBT heeft een extra p-n junction vergeleken met MOSFET, waardoor het de eigenschappen van zowel MOSFET als BJT krijgt.
Wat is een MOSFET
MOSFET staat voor Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. Een MOSFET bestaat uit drie terminals: a bron (S), a draineren (D) en a poort (G). De stroom ladingsdragers van bron naar afvoer kan worden geregeld door de spanning die op de poort wordt toegepast te veranderen. Het diagram toont een schema van een MOSFET:
De structuur van een MOSFET
De B op het diagram wordt het lichaam genoemd; echter, in het algemeen is het lichaam verbonden met de bron, zodat in de feitelijke MOSFET slechts drie aansluitingen verschijnen.
In nMOSFETs, Rondom de bron en de afvoer zijn n-type halfgeleiders (zie hierboven). Om het circuit compleet te maken, moeten elektronen van de bron naar de afvoer stromen. Echter, de twee n-typegebieden worden gescheiden door een regio van p-type substraat, dat vormt een uitputtingsgebied met de n-type materialen en voorkomt stroming van stroom. Als de poort een positieve spanning krijgt, trekt deze elektronen van het substraat naar zich toe en vormt een elektrode kanaal: een regio van n-type verbinding met de n-typ regio's van de bron en de afvoer. Elektronen kunnen nu door dit gebied stromen en stroom geleiden.
In pMOSFETs, de werking is vergelijkbaar, maar de bron en de afvoer zijn in p-typ in plaats daarvan regio's met het substraat erin n-type. De ladingsdragers in pMOSFET's zijn gaten.
EEN macht MOSFET heeft een andere structuur. Het kan uit veel bestaan cellen, elke cel heeft MOSFET-gebieden. De structuur van een cel in een krachtige MOSFET wordt hieronder weergegeven:
De structuur van een krachtige MOSFET
Hier stromen elektronen van de bron naar de afvoer via het hieronder getoonde pad. Onderweg ervaren ze een aanzienlijke hoeveelheid weerstand terwijl ze door het gebied lopen dat wordt weergegeven als N-.
Sommige krachtige MOSFET's, getoond samen met een lucifer voor maatvergelijking.
Wat is een IGBT
IGBT staat voor "Geïsoleerde poort bipolaire transistor“. Een IGBT heeft een structuur die vrij veel lijkt op die van een krachtige MOSFET. echter, de n-type N+ regio van de macht MOSFET wordt hier vervangen door een p-type P+ regio:
De structuur van een IGBT
Merk op dat de namen die aan de drie terminals worden gegeven enigszins verschillen van de namen die voor de MOSFET worden gegeven. De bron wordt een emitter en de afvoer wordt een verzamelaar. Elektronen stromen op dezelfde manier via een IGBT zoals ze deden in een krachtige MOSFET. De gaten van de P+ regio diffundeert in de N- regio, het verminderen van de weerstand ervaren door de elektronen. Dit maakt IGBT's geschikt om te worden gebruikt met veel hogere spanningen.
Merk op dat er zijn twee p-n kruispunten nu, en dat geeft de IGBT dus enkele eigenschappen van een bipolaire junctie-transistor (BJT). Het hebben van de eigenschap transistor maakt de tijd die een IGBT nodig heeft om langer uit te schakelen vergeleken met een krachtige MOSFET; dit is echter nog steeds sneller dan de tijd die een BJT nodig heeft.
Een paar decennia geleden waren BJT's het meest gebruikte type transistor. Tegenwoordig zijn MOSFETS echter het meest voorkomende type transistor. Het gebruik van IGBT's voor toepassingen met een hoge spanning is ook vrij gebruikelijk.
Verschil tussen IGBT en MOSFET
Het aantal p-n kruispunten
MOSFET heb er een p-n knooppunt.
IGBT hebben twee p-n kruispunten.
Maximale spanning
betrekkelijk, MOSFET kan niet omgaan met spanningen zo hoog als die worden afgehandeld door een IGBT.
IGBT hebben het vermogen om hogere voltages aan te kunnen, omdat ze een extra hebben p regio.
Schakeltijden
Schakeltijden voor MOSFET zijn relatief sneller.
Schakeltijden voor IGBT zijn relatief langzamer.
Referenties
MOOC DEEL. (2015, 6 februari). Power elektronische les: 022 Power MOSFET's. Opgehaalde 2 september 2015 van YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=RSd9YR42niY
MOOC DEEL. (2015, 6 februari). Power elektronische les: 024 BJT's en IGBT's. Opgehaalde 2 september 2015 van YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=p62VG9Y8Pss
Afbeelding Met dank
"MOSFET-structuur" door Brews ohare (eigen werk) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons
"Doorsnede van een klassieke Vertical Diffused Power MOSFET (VDMOS)." Door Cyril BUTTAY (Eigen werk) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons
"Twee MOSFET in D2PAK-pakket. Deze zijn elk 30-A, 120-V-beoordeeld. "Door Cyril BUTTAY (Eigen werk) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons
"Doorsnede van een klassieke geïsoleerde poort bipolaire transistor (IGBT) door Cyril BUTTAY (eigen werk) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons
