I transistor sono piccoli dispositivi a semiconduttore che amplificano o commutano i segnali elettrici e l'energia elettrica. I transistor sono gli elementi costitutivi di base di un circuito elettrico nell'elettronica moderna.
IGBT e MOSFET sono due tipi di transistor con tre terminali utilizzati in diversi dispositivi con varie tensioni. Diamo un'occhiata a cosa sono questi transistor e quali differenze hanno.
Punti chiave
- IGBT o Insulated Gate Bipolar Transistor è un dispositivo ibrido che combina le caratteristiche di MOSFET e BJT, mentre MOSFET è un tipo di transistor.
- L'IGBT ha una maggiore capacità di gestione della corrente e una tensione di saturazione inferiore rispetto al MOSFET, mentre il MOSFET ha una velocità di commutazione più rapida e minori perdite di commutazione rispetto all'IGBT.
- Il MOSFET è ampiamente utilizzato in applicazioni a bassa e alta frequenza, mentre l'IGBT è comunemente utilizzato in applicazioni ad alta e alta potenza come l'elettronica di potenza e gli azionamenti di motori.
IGBT contro MOSFET
La differenza tra IGBT e MOSFET è che i terminali di IGBT sono emettitore, collettore e gate, mentre MOSFET comprende terminali di source, drain e gate. IL MOSFET può contenere un corpo terminale alla volta. Tuttavia, entrambi i dispositivi sono controllati dalla tensione.
IGBT è un dispositivo di commutazione a semiconduttore a tre terminali utilizzato in vari dispositivi per amplificare o commutare tra vari segnali elettrici. I suoi terminali sono collettore, emettitore e gate.
Il "collettore" e l'"emettitore" sono i terminali di uscita e il "gate" è il terminale di ingresso. È un dispositivo di commutazione a semiconduttore ideale in quanto è un incrocio tra Bipolar Junction Transistor (BJT) e MOSFET.
MOSFET è un dispositivo a semiconduttore controllato in tensione a quattro terminali che amplifica o commuta i segnali del circuito. I MOSFET sono di gran lunga i transistor più comunemente usati.
Può essere realizzato con un semiconduttore di tipo p o di tipo n. I suoi terminali sono una sorgente, un drenaggio, un cancello e un corpo.
A volte il terminale del corpo è collegato al terminale sorgente, rendendolo così un dispositivo a tre terminali.
Tavola di comparazione
| Parametri di confronto | IGBT | MOSFET |
|---|---|---|
| Terminali | I suoi terminali sono il collettore, l'emettitore e il gate. | I suoi terminali sono la sorgente, il drenaggio, il cancello e il corpo. |
| Portatori di carica | Elettroni e lacune sono entrambi portatori di carica. | Gli elettroni sono i principali conduttori. |
| giunzioni | Ha giunzioni PN. | Non ha giunzioni PN. |
| Frequenze di commutazione | Ha una frequenza di commutazione inferiore rispetto al MOSFET. | Ha una frequenza di commutazione più elevata. |
| Scarica elettrostatica | È altamente tollerante alle scariche elettrostatiche. | Le scariche elettrostatiche possono essere dannose per lo strato di ossido di metallo. |
Cos'è l'IGBT?
Il transistor bipolare a gate isolato o IGBT è un transistor che è un incrocio tra BJT e MOSFET. Ha le proprietà di commutazione e conduzione dell'uscita di un BJT, ma è controllato in tensione come il MOSFET.
Poiché è controllato dalla tensione, richiede solo una piccola quantità di tensione per mantenere la conduzione attraverso il dispositivo.
L'IGBT combina la bassa tensione di saturazione del dispositivo a semiconduttore chiamato transistor e l'elevata impedenza e velocità di commutazione di un MOSFET. Il dispositivo è in grado di gestire grandi correnti di collettore-emettitore con azionamento di corrente zero gate.
Tra i suoi tre terminali, i terminali di collettore ed emettitore sono associati al percorso di conduttanza e il terminale di gate è collegato al controllo del dispositivo.
IGBT è ideale per applicazioni ad alta tensione e alta corrente. Viene utilizzato per la commutazione rapida con alta efficienza in diversi dispositivi elettronici.
Gli IGBT sono utilizzati in vari dispositivi come azionamenti per motori CA e CC, alimentatori a commutazione (SMPS), inverter, alimentatori non regolati (UPS), controllo del motore di trazione e riscaldamento a induzione.
Il vantaggio dell'utilizzo di un IGBT è che offre un funzionamento a tensione più elevata, minori perdite di ingresso e un maggiore guadagno di potenza. Tuttavia, può cambiare corrente solo nella direzione "avanti". È un dispositivo unidirezionale.
Cos'è il MOSFET?
Il MOSFET o Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor è un dispositivo a semiconduttore utilizzato per amplificare o per la commutazione di segnali elettronici. È un dispositivo a 4 terminali con source, drain, gate e body come terminali.
A volte, i terminali del corpo e della sorgente sono collegati, portando il conto alla rovescia del terminale a 3.
I conduttori di carica (elettroni o lacune) entrano nel MOSFET attraverso il terminale di sorgente nel canale ed escono attraverso il terminale di pozzo. Il terminale di gate controlla la larghezza del canale.
Il gate tra il terminale di source e drain è isolato dal canale tramite un sottile strato di ossido di metallo. È anche noto come transistor a effetto di campo a gate isolato o IGFET a causa del terminale di gate isolato.
Un MOSFET è altamente efficiente anche quando lavora a basse tensioni. Ha un'elevata velocità di commutazione e praticamente nessuna presenza di corrente di gate.
Viene utilizzato in circuiti analogici e digitali, sensori MOS, calcolatrici, amplificatori e sistemi di telecomunicazione digitale.
Tuttavia, i MOSFET non possono funzionare in modo efficiente a livelli di tensione elevati poiché creano instabilità nel dispositivo. Poiché ha uno strato di ossido di metallo, corre sempre il rischio di danni dovuti a cambiamenti elettrostatici.
Principali differenze tra IGBT e MOSFET
IGBT e MOSFET sono entrambi controllati in tensione, ma una delle principali differenze evidenti è che l'IGBT è un dispositivo a 3 terminali e il MOSFET è un dispositivo a 4 terminali. Sebbene siano molto simili, presentano alcune differenze tra i due transistor.
- IGBT conduce cariche attraverso elettroni e lacune, mentre MOSFET trasporta cariche attraverso elettroni.
- Gli IGBT sono migliori nella gestione della potenza rispetto ai MOSFET.
- Gli IGBT funzionano a una tensione nominale più elevata rispetto ai MOSFET.
- Poiché i MOSFET hanno un sottile strato di ossido di metallo per separare il terminale di gate, sono suscettibili alle scariche elettrostatiche. Gli IGBT, d'altra parte, sono più tolleranti verso le alte tensioni.
- Gli IGBT sono preferiti per variazioni di carico strette, mentre i MOSFET sono preferiti per variazioni di carico ampie.
- L'IGBT è preferito per applicazioni a bassa frequenza, alta temperatura e basso ciclo di lavoro, mentre il MOSFET è preferito per applicazioni ad alta frequenza, bassa temperatura e grande ciclo di lavoro.
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