IGBT ve MOSFET Arasındaki Fark

Bipolar transistörler, 1970'lerin başında çok verimli MOSFET'ler gelene kadar kullanılan tek gerçek güç transistörüdür. BJT'ler, 1947'nin sonlarındaki kuruluşundan bu yana elektrik performansında önemli iyileştirmelerden geçti ve hala elektronik devrelerde yaygın olarak kullanılıyor. Bipolar transistörler nispeten yavaş kapatma karakteristiklerine sahiptir ve ikincil bozulmaya neden olabilecek negatif sıcaklık katsayısı sergilerler. Ancak MOSFET'ler, akım kontrollü değil, voltaj kontrollü cihazlardır. Termal kaçakları durduran direnç için pozitif sıcaklık katsayısına sahiptirler ve sonuç olarak ikincil arıza meydana gelmez. Ardından, IGBT'ler 1980'lerin sonunda resme girdi. IGBT temel olarak bipolar transistörler ve MOSFET'ler arasında bir çarpıdır ve ayrıca MOSFET'ler gibi voltaj kontrollüdür. Bu makalede, iki cihazı karşılaştıran bazı önemli noktalar vurgulanmaktadır.

MOSFET nedir?

“Metal Oksit Yarıiletken Alan Etkili Transistör” ün kısaltması olan MOSFET, sofistike yapısı ve yüksek giriş empedansı sayesinde çok büyük ölçekli entegre devrelerde yaygın olarak kullanılan özel bir alan etkili transistördür. Hem analog hem de dijital sinyalleri kontrol eden dört terminalli bir yarı iletken cihazdır. Kapı, kaynak ve tahliye arasında bulunur ve akımın kapı ile kanal arasında akmasını önleyen ince bir metal oksit tabakası ile yalıtılır. Teknoloji artık zayıf sinyalleri yükseltmek için her türlü yarı iletken cihazda kullanılıyor.

IGBT nedir?

“Yalıtımlı Geçit İki Kutuplu Transistörü” anlamına gelen IGBT, iki kutuplu bir transistörün akım taşıma kapasitesini bir MOSFET'in kontrol kolaylığı ile birleştiren üç terminalli bir yarı iletken cihazdır. Güç elektroniğinde, anahtarlamalı mod güç kaynakları (SMPS) gibi orta ila ultra yüksek güç uygulamalarında genellikle çok çeşitli uygulamalarda elektronik anahtar olarak kullanılan nispeten yeni bir cihazdır. Yapısı, n substratın altına bir p substratı ilavesi haricinde, bir MOSFET'inki ile neredeyse aynıdır..

IGBT ve MOSFET arasındaki fark

1. IGBT ve MOSFET'in Temelleri

IGBT Yalıtımlı Kapı İki Kutuplu Transistörü, MOSFET ise Metal-Oksit Yarı İletken Alan Etkili Transistörün kısaltmasıdır. Her ikisi de, anahtar modu güç kaynağı (SMPS) uygulamalarında en iyi şekilde çalışan voltaj kontrollü yarı iletken cihazlar olmasına rağmen, IGBT'ler, bipolar transistörlerin yüksek akım işleme kapasitesini MOSFET'lerin kontrol kolaylığıyla birleştirir. IGBT'ler, güç kaynağı ve motor kontrol devrelerinde kullanım için bir BJT ve MOSFET'in avantajlarını birleştiren akım bekçisidir. MOSFET, uygulanan voltajın bir cihazın iletkenliğini belirlediği özel bir alan etkili transistör türüdür.

2. IGBT ve MOSFET'in Çalışma Prensibi

Bir IGBT esasen, her iki transistör ile tek bir silikon parçasına entegre edilmiş iki kutuplu bir kavşak güç transistörünü kontrol eden bir MOSFET cihazı iken, MOSFET, en yaygın olarak silikonun kontrollü oksidasyonu ile üretilen en yaygın yalıtılmış kapı FET'idir. MOSFET genellikle, kanalın genişliğini, kaynak ve drenaj arasında bulunan ve ince bir silikon oksit tabakası ile yalıtılan kapı adı verilen bir elektrot üzerindeki voltajla elektronik olarak değiştirerek çalışır. Bir MOSFET iki şekilde çalışabilir: Tükenme modu ve Geliştirme modu.

3. IGBT ve MOSFET'in Giriş Empedansı

IGBT, yüksek giriş empedansı ve iki kutuplu bir transistörün büyük akım işleme kapasitesine sahip voltaj kontrollü iki kutuplu bir cihazdır. Yüksek akım uygulamalarında mevcut kontrollü cihazlara kıyasla kontrolü kolay olabilir. MOSFET'ler, kapıyı ve kanal arasındaki izolasyon katmanı sayesinde, yük akımını kontrol etmek için neredeyse hiç giriş akımı gerektirmez, bu da kapı terminalinde daha dirençli hale getirir. Tabaka, kullanılan en iyi izolatörlerden biri olan silikon oksitten yapılmıştır. Küçük bir kaçak akım haricinde uygulanan voltajı etkili bir şekilde engeller.

4. Hasar direnci

MOSFET'ler, bir MOSFET'teki MOS teknolojisinin yüksek giriş empedansı, şarjın daha kontrollü bir şekilde dağılmasına izin vermeyeceğinden elektrostatik deşarja (ESD) daha duyarlıdır. Ek silikon oksit izolatör, kapının kapasitansını azaltır ve bu da kaçınılmaz olarak iç bileşenlere zarar veren çok yüksek voltaj yükselmelerine karşı savunmasız hale getirir. MOSFET'ler ESD'lere çok duyarlıdır. Üçüncü nesil IGBT'ler, bir MOSFET'in voltaj sürücü özelliklerini bipolar transistörün düşük direnç kabiliyeti ile birleştirerek aşırı yüklere ve voltaj yükselmelerine karşı son derece toleranslı hale getirir.

5. IGBT ve MOSFET uygulamaları

MOSFET cihazları, genellikle yüksek gürültülü uygulamalar için elektronik cihazlardaki elektronik sinyallerin anahtarlanması ve yükseltilmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bir MOSFET'in en fazla uygulaması anahtarlamalı güç kaynaklarındadır, ayrıca D sınıfı amplifikatörlerde kullanılabilir. En yaygın alan etkili transistördür ve hem analog hem de dijital devrelerde kullanılabilir. IGBT'ler ise, anahtar modu güç kaynağı, endüksiyonla ısıtma ve çekiş motoru kontrolü gibi orta ila ultra yüksek güçlü uygulamalarda kullanılır. Elektrikli arabalar, lamba balastları ve VFD'ler (değişken frekanslı sürücüler) gibi modern cihazlarda hayati bir bileşen olarak kullanılır..

IGBT ve MOSFET: Karşılaştırma Tablosu

IGBT Vs. Özeti MOSFET

Hem IGBT hem de MOSFET, ağırlıklı olarak zayıf sinyalleri yükseltmek için kullanılan voltaj kontrollü yarı iletken cihazlar olmasına rağmen, IGBT'ler, bir bipolar transistörün düşük direnç kapasitesini bir MOSFET'in voltaj sürücü özellikleri ile birleştirir. İki cihaz arasındaki seçimlerin çoğalmasıyla, sadece uygulamalarına göre en iyi cihazı seçmek giderek zorlaşıyor. MOSFET dört terminalli bir yarı iletken cihazken IGBT, bipolar transistör ile elektrostatik deşarj ve aşırı yüklere karşı son derece toleranslı hale getiren bir MOSFET arasında çapraz olan üç terminalli bir cihazdır..