Transistores são pequenos dispositivos semicondutores que ampliam ou comutam sinais elétricos e energia elétrica. Os transistores são os blocos básicos de construção de um circuito elétrico na eletrônica moderna.
IGBT e MOSFET são dois tipos de transistores com três terminais usados em diferentes dispositivos com várias tensões. Vamos dar uma olhada no que são esses transistores e quais são as diferenças entre eles.
Principais lições
- IGBT ou Insulated Gate Bipolar Transistor é um dispositivo híbrido que combina os recursos do MOSFET e do BJT, enquanto o MOSFET é um tipo de transistor.
- O IGBT tem uma maior capacidade de manipulação de corrente e menor tensão de saturação do que o MOSFET, enquanto o MOSFET tem uma velocidade de comutação mais rápida e menores perdas de comutação do que o IGBT.
- O MOSFET é amplamente usado em aplicações de baixa e alta frequência, enquanto o IGBT é comumente usado em aplicações de alta e alta potência, como eletrônica de potência e acionamentos de motores.
IGBT x MOSFET
A diferença entre IGBT e MOSFET é que os terminais do IGBT são emissor, coletor e porta, enquanto o MOSFET compreende fonte, dreno e terminais de porta. O MOSFET pode conter um terminal corporal de cada vez. No entanto, ambos os dispositivos são controlados por tensão.
IGBT é um terminal de três terminais Semicondutor dispositivo de comutação usado em vários dispositivos para amplificar ou alternar entre vários sinais elétricos. Seus terminais são coletor, emissor e porta.
O “coletor” e o “emissor” são terminais de saída e o “gate” é o terminal de entrada. É um dispositivo ideal de comutação de semicondutores, pois é um cruzamento entre o transistor de junção bipolar (BJT) e o MOSFET.
O MOSFET é um dispositivo semicondutor controlado por tensão de quatro terminais que amplia ou comuta os sinais do circuito. Os MOSFETS são de longe os transistores mais comumente usados.
Pode ser feito com um semicondutor do tipo p ou do tipo n. Seus terminais são fonte, dreno, portão e corpo.
Às vezes, o terminal do corpo é conectado ao terminal de origem, tornando-o um dispositivo de três terminais.
Tabela de comparação
| Parâmetros de comparação | IGBT | MOSFET |
|---|---|---|
| Terminais | Seus terminais são o coletor, emissor e porta. | Seus terminais são fonte, dreno, portão e corpo. |
| portadores de carga | Elétrons e lacunas são portadores de carga. | Os elétrons são os principais condutores. |
| Junções | Possui junções PN. | Não possui junções PN. |
| frequências de comutação | Tem uma frequência de comutação mais baixa que o MOSFET. | Tem uma frequência de comutação mais alta. |
| A descarga eletrostática | É altamente tolerante à descarga eletrostática. | A descarga eletrostática pode ser prejudicial à camada de óxido metálico. |
O que é IGBT?
O transistor bipolar de porta isolada ou IGBT é um transistor que é um cruzamento entre BJT e MOSFET. Ele tem as propriedades de comutação e condução de saída de um BJT, mas é controlado por tensão como o MOSFET.
Como é controlado por tensão, requer apenas uma pequena quantidade de tensão para manter a condução através do dispositivo.
O IGBT combina a baixa tensão de saturação do dispositivo semicondutor chamado transistor e a alta impedância e velocidade de comutação de um MOSFET. O dispositivo pode lidar com grandes correntes de coletor-emissor com acionamento de corrente de portas zero.
Entre seus três terminais, os terminais do coletor e do emissor estão associados ao caminho de condutância e o terminal da porta está vinculado ao controle do dispositivo.
O IGBT é ideal para aplicações de alta tensão e alta corrente. É utilizado para comutação rápida com alta eficiência em diversos dispositivos eletrônicos.
Os IGBTs são usados em vários dispositivos, como acionamentos de motores CA e CC, fontes de alimentação comutadas (SMPS), inversores, fontes de alimentação não reguladas (UPS), controle de motores de tração e aquecimento por indução.
A vantagem de usar um IGBT é que ele oferece maior tensão de operação, menores perdas de entrada e maior ganho de potência. Embora, ele possa alternar a corrente apenas na direção “para frente”. É um dispositivo unidirecional.
O que é MOSFET?
O MOSFET ou Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor é um dispositivo semicondutor usado para ampliar ou para a comutação de sinais eletrônicos. É um dispositivo de 4 terminais com fonte, dreno, portão e corpo como seus terminais.
Às vezes, os terminais do corpo e da fonte são conectados, reduzindo a contagem do terminal para 3.
Os condutores de carga (elétrons ou orifícios) entram no MOSFET através do terminal de fonte no canal e saem pelo terminal de dreno. O terminal do portão controla a largura do canal.
A porta entre a fonte e o terminal de drenagem é isolada do canal por meio de uma fina camada de óxido de metal. Também é conhecido como transistor de efeito de campo de portão isolado ou IGFET devido ao terminal de portão isolado.
Um MOSFET é altamente eficiente mesmo ao trabalhar em baixas tensões. Tem uma alta velocidade de comutação e praticamente nenhuma presença de corrente de porta.
É usado em circuitos analógicos e digitais, sensores MOS, calculadoras, amplificadores e sistemas de telecomunicações digitais.
No entanto, os MOSFETs não podem funcionar com eficiência em níveis de alta tensão, pois criam instabilidade no dispositivo. Por possuir uma camada de óxido metálico, sempre corre o risco de danos por alterações eletrostáticas.
Principais diferenças entre IGBT e MOSFET
IGBT e MOSFET são controlados por tensão, mas uma diferença notável principal é que o IGBT é um dispositivo de 3 terminais e o MOSFET é um dispositivo de 4 terminais. Embora sejam muito semelhantes, eles apresentam algumas diferenças entre os dois transistores.
- O IGBT conduz cargas através de elétrons e lacunas, enquanto o MOSFET transporta cargas através de elétrons.
- Os IGBTs são melhores no manuseio de energia do que os MOSFETs.
- Os IGBTs operam em uma tensão nominal mais alta que os MOSFETs.
- Como os MOSFETs possuem uma fina camada de óxido de metal para separar o terminal do portão, eles são suscetíveis a descargas eletrostáticas. Os IGBTs, por outro lado, são mais tolerantes a altas tensões.
- Os IGBTs são preferidos para variações de carga estreitas, enquanto os MOSFETs são preferidos para variações de carga amplas.
- O IGBT é preferido para aplicações de baixa frequência, alta temperatura e baixo ciclo de trabalho, enquanto o MOSFET é preferido para aplicações de alta frequência, baixa temperatura e grande ciclo de trabalho.
Última atualização: 24 de novembro de 2023
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Piyush Yadav passou os últimos 25 anos trabalhando como físico na comunidade local. Ele é um físico apaixonado por tornar a ciência mais acessível aos nossos leitores. Ele é bacharel em Ciências Naturais e pós-graduado em Ciências Ambientais. Você pode ler mais sobre ele em seu página bio.
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