IGBT vs MOSFET: Sự khác biệt và So sánh

Bóng bán dẫn là thiết bị bán dẫn nhỏ phóng đại hoặc chuyển đổi tín hiệu điện và năng lượng điện. Các bóng bán dẫn là các khối xây dựng cơ bản của một mạch điện trong thiết bị điện tử hiện đại.

IGBT và MOSFET là hai loại bóng bán dẫn có ba cực được sử dụng trong các thiết bị khác nhau với nhiều điện áp khác nhau. Chúng ta hãy xem những bóng bán dẫn này là gì và chúng có những điểm khác biệt gì.

Các nội dung chính

1. IGBT hoặc Transitor lưỡng cực cổng cách điện là một thiết bị lai kết hợp các tính năng của MOSFET và BJT, trong khi MOSFET là một loại bóng bán dẫn.
2. IGBT có khả năng xử lý dòng điện cao hơn và điện áp bão hòa thấp hơn MOSFET, trong khi MOSFET có tốc độ chuyển mạch nhanh hơn và tổn thất chuyển mạch thấp hơn IGBT.
3. MOSFET được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng tần số thấp và cao, trong khi IGBT thường được sử dụng trong các ứng dụng công suất lớn và cao như điện tử công suất và ổ đĩa động cơ.

IGBT so với MOSFET

Sự khác biệt giữa IGBT và MOSFE là các đầu cuối của IGBT là bộ phát, bộ thu và cổng, trong khi MOSFET bao gồm các đầu cuối nguồn, cống và cổng. Các MOSFE có thể chứa một thiết bị đầu cuối cơ thể tại một thời điểm. Tuy nhiên, cả hai thiết bị đều được điều khiển bằng điện áp.

IGBT là một thiết bị chuyển mạch bán dẫn ba đầu cuối được sử dụng trong nhiều thiết bị khác nhau để khuếch đại hoặc chuyển đổi giữa các tín hiệu điện khác nhau. Các đầu cuối của nó là Collector, Emitter và Gate.

“Bộ thu” và “bộ phát” là các đầu ra và “cổng” là đầu vào. Nó là một thiết bị chuyển mạch bán dẫn lý tưởng vì nó là sự giao thoa giữa Bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực (BJT) và MOSFET.

MOSFET là một thiết bị bán dẫn được điều khiển bằng điện áp bốn cực giúp phóng đại hoặc chuyển đổi tín hiệu mạch. MOSFET cho đến nay là loại bóng bán dẫn được sử dụng phổ biến nhất.

Nó có thể được chế tạo bằng chất bán dẫn loại p hoặc loại n. Các thiết bị đầu cuối của nó là một nguồn, cống, cổng và cơ thể.

Đôi khi, thiết bị đầu cuối cơ thể được kết nối với thiết bị đầu cuối nguồn, do đó làm cho nó trở thành một thiết bị ba thiết bị đầu cuối.

Bảng so sánh

Các thông số so sánh	IGBT	MOSFE
Thiết bị đầu cuối	Các thiết bị đầu cuối của nó là bộ thu, bộ phát và cổng.	Các thiết bị đầu cuối của nó là nguồn, cống, cổng và thân.
Hạt mang điện	Electron và lỗ trống đều là hạt tải điện.	Electron là chất dẫn điện chính.
Nút giao	Nó có các mối nối PN.	Nó không có mối nối PN.
chuyển đổi tần số	Nó có tần số chuyển mạch thấp hơn MOSFET.	Nó có tần số chuyển đổi cao hơn.
Xả tĩnh điện	Nó có khả năng chịu phóng tĩnh điện cao.	Phóng tĩnh điện có thể gây hại cho lớp oxit kim loại.

IGBT là gì?

Transitor lưỡng cực cổng cách điện hoặc IGBT là một bóng bán dẫn giao thoa giữa BJT và MOSFET. Nó có các đặc tính dẫn và chuyển mạch đầu ra của một BJT, nhưng nó được điều khiển bằng điện áp như MOSFET.

Vì nó được điều khiển bằng điện áp nên nó chỉ cần một lượng điện áp nhỏ để duy trì sự dẫn điện qua thiết bị.

IGBT kết hợp điện áp bão hòa thấp của thiết bị bán dẫn gọi là bóng bán dẫn và trở kháng cao và tốc độ chuyển mạch của MOSFET. Thiết bị có thể xử lý các dòng điện thu-phát lớn với ổ đĩa hiện tại không cổng.

Trong số ba thiết bị đầu cuối của nó, thiết bị đầu cuối thu và phát được liên kết với đường dẫn điện và thiết bị đầu cuối cổng được liên kết để điều khiển thiết bị.

IGBT lý tưởng cho các ứng dụng có điện áp cao và dòng điện cao. Nó được sử dụng để chuyển mạch nhanh với hiệu quả cao trong một số thiết bị điện tử.

IGBT được sử dụng trong nhiều thiết bị khác nhau như ổ đĩa động cơ AC và DC, Bộ cấp nguồn chế độ chuyển mạch (SMPS), bộ biến tần, Bộ cấp nguồn không kiểm soát (UPS), điều khiển động cơ kéo và hệ thống sưởi cảm ứng.

Ưu điểm của việc sử dụng IGBT là nó cung cấp khả năng hoạt động ở điện áp cao hơn, tổn thất đầu vào thấp hơn và mức tăng công suất lớn hơn. Mặc dù vậy, nó chỉ có thể chuyển dòng điện theo hướng “thuận”. Nó là một thiết bị một chiều.

MOSFET là gì?

MOSFET hoặc Transitor hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại là một thiết bị bán dẫn được sử dụng để phóng đại hoặc để chuyển đổi tín hiệu điện tử. Nó là một thiết bị 4 thiết bị đầu cuối với nguồn, cống, cổng và thân là thiết bị đầu cuối của nó.

Đôi khi, các cực của thân và nguồn được kết nối, khiến số lượng cực giảm xuống còn 3.

Các dây dẫn điện tích (electron hoặc lỗ trống) đi vào MOSFET qua cực nguồn vào kênh và thoát ra qua cực cống. Thiết bị đầu cuối cổng điều khiển độ rộng của kênh.

Cổng giữa đầu cuối nguồn và đầu cuối được cách ly với kênh thông qua một lớp oxit kim loại mỏng. Nó còn được gọi là Transitor hiệu ứng trường cổng cách điện hoặc IGFET do thiết bị đầu cuối cổng cách điện.

MOSFET có hiệu suất cao ngay cả khi làm việc ở điện áp thấp. Nó có tốc độ chuyển mạch cao và hầu như không có dòng cổng.

Nó được sử dụng trong các mạch tương tự và kỹ thuật số, cảm biến MOS, máy tính, bộ khuếch đại và hệ thống viễn thông kỹ thuật số.

Mặc dù vậy, MOSFET không thể hoạt động hiệu quả ở mức điện áp cao vì nó tạo ra sự mất ổn định trong thiết bị. Vì nó có lớp oxit kim loại nên nó luôn có nguy cơ bị hư hại do thay đổi tĩnh điện.

Sự khác biệt chính giữa IGBT và MOSFET

IGBT và MOSFET đều được điều khiển bằng điện áp, nhưng một điểm khác biệt chính đáng chú ý là IGBT là thiết bị 3 cực và MOSFET là thiết bị 4 cực. Mặc dù chúng rất giống nhau, nhưng chúng có một vài điểm khác biệt giữa hai bóng bán dẫn.

1. IGBT dẫn điện tích qua các electron và lỗ trống, trong khi MOSFET mang điện tích qua các electron.
2.  IGBT xử lý năng lượng tốt hơn MOSFET.
3.  IGBT hoạt động ở mức điện áp cao hơn so với MOSFET.
4. Vì MOSFET có một lớp oxit kim loại mỏng để phân tách cực cổng nên chúng dễ bị phóng tĩnh điện. Mặt khác, IGBT chịu được điện áp cao hơn.
5. IGBT được ưu tiên cho các biến thể tải hẹp, trong khi MOSFET được ưu tiên cho các biến thể tải rộng.
6. IGBT được ưu tiên cho các ứng dụng tần số thấp, nhiệt độ cao và chu kỳ nhiệm vụ thấp, trong khi MOSFET được ưu tiên cho các ứng dụng tần số cao, nhiệt độ thấp và chu kỳ nhiệm vụ lớn.

dự án

1. https://ghioni.faculty.polimi.it/pel/readmat/gate-drive.pdf