Ключевые различия между IGBT и MOSFET для выбора полупроводников мощности

В основе современных силовых электронных систем, силовые полупроводниковые устройства играют решающую роль.точное управление преобразованием и распределением электрической энергии, которая питает высокоскоростные поездаОднако за этими, казалось бы, похожими приложениями, скрывается нечто большее.два ключевых компонента ∆изолированные биполярные транзисторы (IGBT) и полупроводниковые транзисторы с полевым эффектом металлического оксида (MOSFET) ∆ выполняют совершенно разные функцииС учетом наличия многочисленных моделей устройств, как инженеры должны делать оптимальный выбор, чтобы максимизировать производительность системы?

Мощные полупроводниковые устройства служат основными компонентами в силовых электронных системах, в первую очередь функционируют для управления и преобразования электрической энергии.они позволяют преобразовать напряжение, преобразование частоты и регулирование мощности, находя применение в различных силовых электронных оборудованиях, включая переключающие источники питания, инверторы, преобразователи частоты и двигатели.

Силовые полупроводники можно классифицировать следующим образом:

• По структуре:Биполярные устройства (BJT, SCR, IGBT) против однополярных устройств (MOSFET, JFET)
• По методу контроля:Управляемое напряжением (MOSFET, IGBT) против управляемого током (BJT, SCR)
• По состоянию проводимости:Обычно включенный (MOSFET в режиме истощения) против обычно выключенного (MOSFET в режиме усиления, IGBT)

Критические параметры отбора включают:

• Номинальное напряжение (V)_DSS/V_CES)
• Текущая номинация (I_D/Я_В)
• Сопротивление при включении (R)_{Включено.}/V_{CE ((sat)})
• Скорость переключения (t)_на, t_{отключить})
• Загрузка шлюза (Q)_g)
• Тепловое сопротивление (R)_Второй)
• Диапазон температуры работы

IGBT сочетают в себе простые характеристики привода MOSFET с высоковольтными / высокоточными возможностями биполярных транзисторов, что делает их идеальными для энергосистем, требующих надежной производительности.

Структура IGBT в основном состоит из MOSFET, управляющего биполярным транзистором.

• Толерантность высокого напряжения
• Низкие потери проводимости при высокой мощности
• Простой управляемый напряжением привод
• Относительно более медленные скорости переключения
• Отличная тепловая устойчивость

MOSFET превосходят в высокочастотных приложениях переключения из-за их быстрой скорости переключения и отсутствия хвостового тока во время выключения.

• Возможность сверхбыстрых переключений
• Простая схема привода
• Отсутствие убытков от обратного возврата

MOSFET доминируют в:

• Электрические источники питания в режиме переключения (> 80 кГц)
• Адаптеры питания
• Диодные драйверы
• Усилители радиочастот

Устройства из карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN) революционизируют силовую электронику благодаря своим превосходным характеристикам.

Оптимальный выбор устройства предполагает оценку:

1. Требования к рабочему напряжению/току
2. Потребности в частоте переключения
3. Ограничения по управлению тепловой энергией
4. Цели эффективности системы

Поскольку мощная электроника продолжает развиваться, переход на широкополосные полупроводники обещает значительное улучшение эффективности преобразования энергии во многих отраслях промышленности.