Transistoren sind kleine Halbleiterbauelemente, die elektrische Signale und elektrische Leistung verstärken oder schalten. Transistoren sind die Grundbausteine einer elektrischen Schaltung in der modernen Elektronik.
IGBT und MOSFET sind zwei Arten von Transistoren mit drei Anschlüssen, die in verschiedenen Geräten mit unterschiedlichen Spannungen verwendet werden. Werfen wir einen Blick darauf, was diese Transistoren sind und welche Unterschiede sie haben.
Key Take Away
- IGBT oder Insulated Gate Bipolar Transistor ist ein Hybridgerät, das die Eigenschaften von MOSFET und BJT kombiniert, während MOSFET eine Art Transistor ist.
- IGBT hat eine höhere Strombelastbarkeit und eine niedrigere Sättigungsspannung als MOSFET, während MOSFET eine schnellere Schaltgeschwindigkeit und geringere Schaltverluste als IGBT hat.
- MOSFET wird häufig in Nieder- und Hochfrequenzanwendungen eingesetzt, während IGBT häufig in Hoch- und Hochleistungsanwendungen wie Leistungselektronik und Motorantrieben verwendet wird.
IGBT gegen MOSFET
Der Unterschied zwischen IGBT u MOSFET besteht darin, dass die Anschlüsse des IGBT Emitter, Kollektor und Gate sind, während der MOSFET Source-, Drain- und Gate-Anschlüsse umfasst. Der MOSFET kann jeweils ein Body-Terminal enthalten. Beide Geräte werden jedoch spannungsgesteuert.
IGBT ist ein Dreipol Halbleiter Schaltgerät, das in verschiedenen Geräten verwendet wird, um verschiedene elektrische Signale zu verstärken oder zwischen ihnen umzuschalten. Seine Anschlüsse sind Collector, Emitter und Gate.
Der „Kollektor“ und „Emitter“ sind Ausgangsanschlüsse und das „Gate“ ist der Eingangsanschluss. Es ist ein ideales Halbleiterschaltgerät, da es eine Kreuzung zwischen Bipolar Junction Transistor (BJT) und MOSFET ist.
MOSFET ist ein spannungsgesteuertes Halbleiterbauelement mit vier Anschlüssen, das Schaltungssignale verstärkt oder umschaltet. MOSFETS sind bei weitem die am häufigsten verwendeten Transistoren.
Es kann entweder mit einem Halbleiter vom p-Typ oder vom n-Typ hergestellt werden. Seine Anschlüsse sind Source, Drain, Gate und Body.
Manchmal ist der Body-Anschluss mit dem Source-Anschluss verbunden, wodurch es zu einem Gerät mit drei Anschlüssen wird.
Vergleichstabelle
| Vergleichsparameter | IGBT | MOSFET |
|---|---|---|
| Terminals | Seine Anschlüsse sind Kollektor, Emitter und Gate. | Seine Anschlüsse sind Source, Drain, Gate und Body. |
| Ladungsträger | Elektronen und Löcher sind beide Ladungsträger. | Elektronen sind die Hauptleiter. |
| Kreuzungen | Es hat PN-Übergänge. | Es hat keine PN-Übergänge. |
| Schaltfrequenzen | Es hat eine niedrigere Schaltfrequenz als MOSFET. | Es hat eine höhere Schaltfrequenz. |
| Elektrostatische Entladung | Es ist sehr tolerant gegenüber elektrostatischer Entladung. | Elektrostatische Entladung kann die Metalloxidschicht schädigen. |
Was ist IGBT?
Der Insulated Gate Bipolar Transistor oder IGBT ist ein Transistor, der eine Kreuzung zwischen BJT und MOSFET darstellt. Es hat die Ausgangsschalt- und Leitungseigenschaften eines BJT, ist aber wie der MOSFET spannungsgesteuert.
Da es spannungsgesteuert ist, ist nur eine geringe Spannung erforderlich, um die Leitung durch das Gerät aufrechtzuerhalten.
IGBT kombiniert die niedrige Sättigungsspannung des als Transistor bezeichneten Halbleiterbauelements mit der hohen Impedanz und Schaltgeschwindigkeit eines MOSFET. Das Gerät kann große Kollektor-Emitter-Ströme mit Null-Gate-Stromantrieb handhaben.
Unter seinen drei Anschlüssen sind der Kollektor- und der Emitteranschluss dem Leitungspfad zugeordnet, und der Gate-Anschluss ist mit der Steuerung des Geräts verbunden.
IGBT ist ideal für Hochspannungs- und Hochstromanwendungen. Es wird zum schnellen Schalten mit hoher Effizienz in mehreren elektronischen Geräten verwendet.
IGBTs werden in verschiedenen Geräten wie AC- und DC-Motorantrieben, Schaltnetzteilen (SMPS), Wechselrichtern, ungeregelten Stromversorgungen (USV), Traktionsmotorsteuerung und Induktionsheizung verwendet.
Der Vorteil der Verwendung eines IGBT besteht darin, dass er einen Betrieb mit höherer Spannung, geringere Eingangsverluste und eine größere Leistungsverstärkung bietet. Allerdings kann er Strom nur in „Vorwärts“-Richtung schalten. Es ist ein unidirektionales Gerät.
Was ist MOSFET?
Der MOSFET oder Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ist ein Halbleiterbauelement, das zur Verstärkung oder zum Schalten von elektronischen Signalen verwendet wird. Es ist ein Gerät mit 4 Anschlüssen mit Source, Drain, Gate und Body als Anschlüssen.
Manchmal sind die Körper- und Quellenanschlüsse verbunden, wodurch die Anzahl der Anschlüsse auf 3 reduziert wird.
Die Ladungsleiter (Elektronen oder Löcher) treten beim MOSFET über den Source-Anschluss in den Kanal ein und treten über den Drain-Anschluss aus. Der Gate-Anschluss steuert die Breite des Kanals.
Das Gate zwischen Source- und Drain-Anschluss ist über eine dünne Metalloxidschicht vom Kanal isoliert. Aufgrund des isolierten Gate-Anschlusses wird er auch als Insulated Gate Field Effect Transistor oder IGFET bezeichnet.
Ein MOSFET ist auch bei niedrigen Spannungen hocheffizient. Es hat eine hohe Schaltgeschwindigkeit und praktisch keinen Gate-Strom.
Es wird in analogen und digitalen Schaltungen, MOS-Sensoren, Rechnern, Verstärkern und digitalen Telekommunikationssystemen verwendet.
Allerdings können MOSFETs bei hohen Spannungspegeln nicht effizient arbeiten, da dies zu Instabilität im Gerät führt. Da es eine Metalloxidschicht hat, besteht immer die Gefahr einer Beschädigung durch elektrostatische Veränderungen.
Hauptunterschiede zwischen IGBT und MOSFET
IGBT und MOSFET sind beide spannungsgesteuert, aber ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass IGBT ein Gerät mit 3 Anschlüssen und MOSFET ein Gerät mit 4 Anschlüssen ist. Obwohl sie sehr ähnlich sind, weisen sie einige Unterschiede zwischen den beiden Transistoren auf.
- IGBT leitet Ladungen durch Elektronen und Löcher, während MOSFET Ladungen durch Elektronen trägt.
- IGBTs sind besser in der Leistungshandhabung als MOSFETs.
- IGBTs arbeiten mit einer höheren Nennspannung als MOSFETs.
- Da MOSFETs eine dünne Metalloxidschicht haben, um den Gate-Anschluss zu trennen, sind sie anfällig für elektrostatische Entladungen. IGBTs hingegen sind toleranter gegenüber hohen Spannungen.
- IGBTs werden für enge Lastvariationen bevorzugt, während MOSFETs für breite Lastvariationen bevorzugt werden.
- IGBT wird für Anwendungen mit niedriger Frequenz, hoher Temperatur und niedrigem Arbeitszyklus bevorzugt, während MOSFET für Anwendungen mit hoher Frequenz, niedriger Temperatur und großem Arbeitszyklus bevorzugt wird.
Letzte Aktualisierung: 24. November 2023
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Piyush Yadav hat die letzten 25 Jahre als Physiker in der örtlichen Gemeinde gearbeitet. Er ist ein Physiker, der sich leidenschaftlich dafür einsetzt, die Wissenschaft für unsere Leser zugänglicher zu machen. Er hat einen BSc in Naturwissenschaften und ein Postgraduiertendiplom in Umweltwissenschaften. Sie können mehr über ihn auf seinem lesen Bio-Seite.
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