الترانزستورات عبارة عن أجهزة صغيرة من أشباه الموصلات تقوم بتكبير أو تبديل الإشارات الكهربائية والطاقة الكهربائية. الترانزستورات هي لبنات البناء الأساسية للدائرة الكهربائية في الإلكترونيات الحديثة.
IGBT و MOSFET نوعان من الترانزستورات مع ثلاثة أطراف مستخدمة في أجهزة مختلفة بجهد كهربائي مختلف. دعونا نلقي نظرة على ماهية هذه الترانزستورات وما هي الاختلافات الموجودة بينها.
الوجبات السريعة الرئيسية
- IGBT أو Insulated Gate Bipolar Transistor هو جهاز هجين يجمع بين ميزات MOSFET و BJT ، بينما MOSFET هو نوع من الترانزستور.
- تتمتع IGBT بقدرة معالجة حالية أعلى وجهد تشبع أقل من MOSFET ، بينما تتمتع MOSFET بسرعة تحويل أسرع وخسائر تحويل أقل من IGBT.
- يتم استخدام MOSFET على نطاق واسع في التطبيقات منخفضة وعالية التردد ، بينما يستخدم IGBT بشكل شائع في تطبيقات الطاقة العالية والعالية مثل إلكترونيات الطاقة ومحركات المحركات.
IGBT مقابل MOSFET
الفرق بين IGBT و MOSFET هو أن المحطات الطرفية لـ IGBT هي باعث ، ومجمع ، وبوابة ، بينما تشتمل MOSFET على محطات المصدر والصرف والبوابة. ال MOSFET قد تحتوي على طرف جسم في وقت واحد. ومع ذلك ، يتم التحكم في كلا الجهازين بالجهد.
IGBT هو جهاز تبديل أشباه الموصلات ثلاثي الأطراف يستخدم في أجهزة مختلفة لتضخيم أو التبديل بين الإشارات الكهربائية المختلفة. أطرافه هي المجمع والباعث والبوابة.
"المجمع" و "الباعث" هما طرفي إخراج ، و "البوابة" هي طرف الإدخال. إنه جهاز تبديل أشباه الموصلات مثالي لأنه تقاطع بين ترانزستور تقاطع ثنائي القطب (BJT) و MOSFET.
MOSFET هو جهاز أشباه موصلات رباعي الأطراف يتم التحكم فيه بالجهد ويعمل على تكبير إشارات الدائرة أو تبديلها. ترانزستورات الترانزستورات الأكثر استخدامًا هي إلى حد بعيد.
يمكن صنعه إما من النوع p أو النوع n من أشباه الموصلات. محطاته هي مصدر ، وتصريف ، وبوابة ، وجسم.
في بعض الأحيان يتم توصيل طرف الجسم بطرف المصدر ، مما يجعله جهازًا ثلاثي الأطراف.
جدول المقارنة
| معلمات المقارنة | IGBT | MOSFET |
|---|---|---|
| محطات | محطاتها هي المجمع والباعث والبوابة. | محطاتها هي المصدر والصرف والبوابة والجسم. |
| حاملات الشحنة | الإلكترونات والثقوب كلاهما حاملات الشحنة. | الإلكترونات هي الموصلات الرئيسية. |
| مفارق | لديها تقاطعات PN. | لا يحتوي على تقاطعات PN. |
| تبديل الترددات | لديها تردد تحويل أقل من MOSFET. | لديها تردد تحويل أعلى. |
| التفريغ الكهربائي | إنه شديد التحمل لتفريغ الكهرباء الساكنة. | قد يكون التفريغ الكهروستاتيكي ضارًا بطبقة أكسيد المعدن. |
ما هو IGBT؟
الترانزستور ثنائي القطب المعزول للبوابة أو IGBT هو ترانزستور يمثل تقاطعًا بين BJT و MOSFET. لديها خصائص تحويل الإخراج والتوصيل من BJT ، ولكن يتم التحكم في الفولتية مثل MOSFET.
نظرًا لأنه يتم التحكم في الجهد الكهربائي ، فإنه لا يتطلب سوى كمية صغيرة من الجهد للحفاظ على التوصيل عبر الجهاز.
يجمع IGBT بين جهد التشبع المنخفض لجهاز أشباه الموصلات المسمى الترانزستور والمقاومة العالية وسرعة التحويل للـ MOSFET. يمكن للجهاز التعامل مع تيارات المجمع-الباعث الكبيرة مع محرك تيار بدون بوابات.
من بين محطاتها الثلاثة ، ترتبط محطات التجميع والباعث بمسار التوصيل ، وترتبط محطة البوابة بالتحكم في الجهاز.
يعتبر IGBT مثاليًا لتطبيقات المواقف ذات الجهد العالي والتيار العالي. يتم استخدامه للتبديل السريع بكفاءة عالية في العديد من الأجهزة الإلكترونية.
تُستخدم IGBT في العديد من الأجهزة مثل محركات محركات التيار المتردد والتيار المستمر ، وإمدادات الطاقة في وضع التبديل (SMPS) ، والمحولات ، وإمدادات الطاقة غير المنظمة (UPS) ، والتحكم في محرك الجر والتدفئة التعريفي.
تتمثل ميزة استخدام IGBT في أنه يوفر تشغيلًا عالي الجهد ، وخسائر أقل في الإدخال ، وزيادة في اكتساب الطاقة. على الرغم من أنه يمكنه تبديل التيار فقط في الاتجاه "الأمامي". إنه جهاز أحادي الاتجاه.
ما هو MOSFET؟
MOSFET أو ترانزستور تأثير المجال أشباه الموصلات المعدنية هو جهاز أشباه الموصلات يستخدم لتكبير الإشارات الإلكترونية أو تبديلها. إنه جهاز ذو 4 أطراف مع المصدر والصرف والبوابة والجسم كأطرافه.
في بعض الأحيان ، يتم توصيل الأطراف الطرفية للجسم والمصدر ، مما يجعل العد الطرفي تنازليًا إلى 3.
تدخل موصلات الشحن (الإلكترونات أو الثقوب) إلى MOSFET عبر طرف المصدر إلى القناة وتخرج عبر طرف الصرف. تتحكم محطة البوابة في عرض القناة.
يتم عزل البوابة بين المصدر ومحطة التصريف عن القناة عبر طبقة رقيقة من أكسيد المعدن. يُعرف أيضًا باسم ترانزستور تأثير حقل البوابة المعزول أو IGFET بسبب محطة البوابة المعزولة.
تتميز الدائرة MOSFET بكفاءة عالية حتى أثناء العمل على الفولتية المنخفضة. لديها سرعة تحويل عالية وعمليا لا وجود لتيار البوابة.
يتم استخدامه في الدوائر التناظرية والرقمية ، وأجهزة استشعار MOS ، والآلات الحاسبة ، ومكبرات الصوت ، وأنظمة الاتصالات الرقمية.
على الرغم من أن دوائر MOSFET لا تعمل بكفاءة عند مستويات الجهد العالي لأنها تخلق عدم استقرار في الجهاز. نظرًا لأنه يحتوي على طبقة أكسيد معدني ، فإنه دائمًا ما يكون عرضة لخطر التلف من خلال التغييرات الكهروستاتيكية.
الاختلافات الرئيسية بين IGBT و MOSFET
يتم التحكم في الجهد الكهربائي لكل من IGBT و MOSFET ، لكن أحد الاختلافات الرئيسية الملحوظة هو أن IGBT عبارة عن جهاز ثلاثي الأطراف ، و MOSFET عبارة عن جهاز رباعي الأطراف. على الرغم من أنها متشابهة جدًا ، إلا أن هناك بعض الاختلافات بين الترانزستورات.
- يقوم IGBT بتوصيل الشحنات عبر الإلكترونات والثقوب ، بينما تحمل MOSFET الشحنات عبر الإلكترونات.
- تعتبر IGBTs أفضل في التعامل مع الطاقة من MOSFETs.
- تعمل IGBTs بمعدل جهد أعلى من الدوائر الكهروضوئية.
- نظرًا لأن MOSFETs بها طبقة أكسيد معدني رقيقة لفصل طرف البوابة ، فهي عرضة للتفريغ الكهروستاتيكي. من ناحية أخرى ، فإن IGBTs أكثر تسامحًا تجاه الفولتية العالية.
- يُفضل IGBTs لتغيرات الحمل الضيقة ، في حين تُفضل MOSFETs لتغيرات الحمل الواسعة.
- يُفضل IGBT لتطبيقات التردد المنخفض ودرجة الحرارة العالية ودورة التشغيل المنخفضة ، بينما يفضل MOSFET لتطبيقات التردد العالي ودرجة الحرارة المنخفضة ودورة العمل الكبيرة.
لقد بذلت الكثير من الجهد في كتابة منشور المدونة هذا لتقديم قيمة لك. سيكون مفيدًا جدًا بالنسبة لي ، إذا كنت تفكر في مشاركته على وسائل التواصل الاجتماعي أو مع أصدقائك / عائلتك. المشاركة هي ♥ ️
