MOSFET Vs IGBT Ключевые различия в выборе силового устройства

Выбор подходящего устройства переключения питания для высокопроизводительного двигателя является критическим решением, которое может существенно повлиять на производительность и надежность оборудования.которые преуспевают в высокоскоростном переключении, и IGBT, которые доминируют в применении высокого напряжения и высокого тока, требует тщательного рассмотрения их фундаментальных различий.

Как MOSFET (транзисторы с полевым эффектом металлического оксида полупроводников), так и IGBT (биполярные транзисторы с изолированными воротами) являются устройствами переключения, регулируемыми напряжением, широко используемыми в силовой электронике.В то время как они имеют общую особенность требуют минимальной мощности порта привода, их характеристики и оптимальное применение существенно отличаются.

MOSFET - это однополярные устройства, которые проводят ток с использованием только одного типа носителя заряда (электронов или отверстий).Напряжение ворот контролирует ток между источником и отводомКлючевым ограничением является то, что более высокие номинальные напряжения требуют более толстых дрейфных областей, что увеличивает сопротивление в режиме включения.

IGBT сочетают технологии MOSFET и биполярных стыковых транзисторов (BJT) путем добавления P+ субстрата для создания PN-стыка.где впрыскиваемые отверстия из субстрата P+ соединяются с электронами в области N-дрейфа, чтобы значительно уменьшить сопротивление на состоянииIGBT по существу функционирует как MOSFET, управляющий BJT.

IGBT демонстрируют превосходную производительность в высоковольтных приложениях благодаря модуляции проводимости, которая поддерживает низкое сопротивление даже при высоких напряжениях.MOSFET страдают от увеличения сопротивления дрейфной области по мере увеличения номинального напряжения.

MOSFET переключаются быстрее, потому что они не страдают от эффектов хранения меньшинства носителей, которые создают отключающие хвостовые токи в IGBT. Это делает MOSFET предпочтительными для высокочастотных приложений.

В то время как оба устройства требуют минимальной мощности привода шлюза, MOSFET обычно имеют более низкие требования к приводу из-за меньшей емкости ввода по сравнению с IGBT.

MOSFET доминируют в переключении источников питания, преобразователях DC-DC и светодиодных драйверах, где критичны быстрое переключение и низкая мощность привода.Появляющиеся технологии, такие как SiC и GaN MOSFET, расширяют свои возможности в более мощных приложениях.

IGBT предпочтительнее для приводов двигателей, инверторов, индукционного отопления и сварочного оборудования, где требуется высокое напряжение и обработка тока с низкими потерями проводимости.Развитые конструкции IGBT улучшают скорость переключения для более высокочастотных приложений.

При выборе между MOSFET и IGBT инженеры должны учитывать:

• Рабочее напряжение и требования к току
• Требуемая частота переключения
• Компенсация потерь при переходе на другой транспорт
• Требования к теплоуправлению
• Ограничения затрат

Широкие полосы полупроводников, такие как карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), позволяют использовать устройства с более высоким напряжением, более быстрыми скоростями переключения и меньшими потерями.По мере развития этих технологий, они могут переопределить границы производительности в силовой электронике.

Выбор между MOSFET и IGBT включает в себя тщательную оценку требований к применению.По мере того как электроника продолжает развиваться, инженеры будут иметь расширяющийся спектр вариантов для оптимизации производительности системы.