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Was ist der Unterschied zwischen MOS-Röhre und IGBT?
2022-03-17
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In elektronischen Schaltungen kommen häufig MOS- und IGBT-Röhren vor, die beide als Schaltelemente eingesetzt werden können. MOS- und IGBT-Röhren ähneln sich in Aussehen und Kenngrößen. Warum werden dann in manchen Schaltungen MOS-Röhren und in anderen IGBT-Röhren verwendet?
Sehen wir uns den Unterschied zwischen MOS-Röhre und IGBT-Röhre an.
Was ist eine MOS-Röhre?
Es gibt zwei Haupttypen von FETs: Junction-FETs (JFETs) und FETs mit isoliertem Gate (MOS). MOS steht für MOSFETs, deren vollständiger Name auf Chinesisch „Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor“ lautet. Da das Gate dieses Feldeffekttransistors durch eine Isolierschicht isoliert ist, wird er auch als Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate bezeichnet.
MOSFETs können in N-Kanal-Verarmungs- und Anreicherungstypen sowie P-Graben-Verarmungs- und Anreicherungstypen unterteilt werden.
MOSFET-Technologie
Einige MOSFETs enthalten eine Diode, die eine Body-Diode, eine parasitäre Diode oder eine Freilaufdiode ist.
Zur Rolle parasitärer Dioden gibt es zwei Erklärungen:
MOSFETs zeichnen sich durch hohe Eingangsimpedanz, schnelle Schaltgeschwindigkeit, gute thermische Stabilität, Spannungssteuerstrom usw. aus. Sie können in Schaltkreisen als Verstärker, elektronischer Schalter usw. verwendet werden.
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode, ist ein zusammengesetztes Halbleiterbauelement, das aus einem Transistor und einem MOS-Transistor besteht.
Als neuartiger Typ elektronischer Halbleiterbauelemente zeichnet sich der IGBT durch eine hohe Eingangsimpedanz, einen geringen Stromverbrauch zur Spannungsregelung, eine einfache Steuerschaltung, eine hohe Spannungsfestigkeit, eine hohe Stromtoleranz usw. aus und wird in zahlreichen elektronischen Schaltungen eingesetzt.
Die Schaltsymbole von IGBTs sind bislang nicht einheitlich. Beim Zeichnen des Schaltplans werden im Allgemeinen die Symbole von Triode und MOS-Röhre übernommen.
Anhand des im Schaltplan markierten Modells lässt sich nun feststellen, ob es sich um eine IGBT- oder eine MOS-Röhre handelt. Achten Sie dabei darauf, ob der IGBT über eine Body-Diode verfügt. Ist diese in der Abbildung nicht markiert, bedeutet das nicht, dass sie nicht vorhanden ist. Sofern in den offiziellen Daten keine besonderen Hinweise enthalten sind, ist diese Diode vorhanden.
Die interne Body-Diode des IGBT ist nicht parasitär, sondern speziell darauf ausgelegt, die empfindliche Sperrspannung des IGBT zu schützen, auch bekannt als FWD (Freilaufdiode).
Es ist nicht schwer zu erkennen, ob sich im IGBT eine Bodydiode befindet. Die C- und E-Pole des IGBT können mit einem Multimeter gemessen werden. Ist der IGBT in Ordnung und liegen die gemessenen Widerstandswerte der C- und E-Pole im Unendlichen, bedeutet dies, dass der IGBT keine Bodydiode besitzt. IGBT eignet sich hervorragend für Anwendungen in Bereichen wie Wechselstrommotoren, Frequenzumrichtern, Schaltnetzteilen, Beleuchtungskreisen, Traktionsantrieben usw.
Der innere Aufbau der MOS-Röhre und der IGBT-Röhre ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
IGBT wird durch Hinzufügen einer Schicht zum Drain des MOSFET gebildet. Der ideale Ersatzschaltkreis des IGBT ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
IGBT ist eigentlich eine Kombination aus MOSFET und Transistortriode. MOSFET hat den Nachteil eines hohen Einschaltwiderstands, IGBT überwindet diesen Mangel und hat bei hoher Spannung immer noch einen niedrigen Einschaltwiderstand.
Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit von IGBT und MOSFET mit ähnlicher Leistungskapazität langsamer sein als die von MOSFET, da es bei IGBT eine Ausschaltverzögerungszeit gibt und die Totzeit von IGBT aufgrund der langen Ausschaltverzögerungszeit verlängert wird, was sich auf die Schaltfrequenz auswirkt.
In der Schaltung ist die Wahl der MOS-Röhre als Leistungsschalterröhre oder der IGBT-Röhre ein häufiges Problem für Ingenieure. Berücksichtigt man Faktoren wie Spannung, Stromstärke und Schaltleistung des Systems, lassen sich folgende Punkte zusammenfassen:
Aus der folgenden Abbildung ist auch ersichtlich, dass die Bedingungen für beide verwendet werden. Der schattierte Bereich zeigt an, dass sowohl MOSFET als auch IGBT ausgewählt werden können. „?“ Gibt die Ebene an, die der aktuelle Prozess nicht erreichen kann.
Generell bietet ein MOSFET den Vorteil guter Hochfrequenzeigenschaften und kann bei Frequenzen von mehreren hundert kHz bis zu mehreren MHz arbeiten. Allerdings weist er auch die Nachteile eines hohen Durchlasswiderstands und eines hohen Stromverbrauchs bei hohen Spannungen und Strömen auf. IGBT hingegen bietet eine hervorragende Leistung bei niedrigen Frequenzen und hohen Leistungen sowie einen geringen Durchlasswiderstand und eine hohe Spannungsfestigkeit.
Sehen wir uns den Unterschied zwischen MOS-Röhre und IGBT-Röhre an.
Was ist eine MOS-Röhre?
Es gibt zwei Haupttypen von FETs: Junction-FETs (JFETs) und FETs mit isoliertem Gate (MOS). MOS steht für MOSFETs, deren vollständiger Name auf Chinesisch „Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor“ lautet. Da das Gate dieses Feldeffekttransistors durch eine Isolierschicht isoliert ist, wird er auch als Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate bezeichnet.
MOSFETs können in N-Kanal-Verarmungs- und Anreicherungstypen sowie P-Graben-Verarmungs- und Anreicherungstypen unterteilt werden.
MOSFET-Technologie Einige MOSFETs enthalten eine Diode, die eine Body-Diode, eine parasitäre Diode oder eine Freilaufdiode ist.
Zur Rolle parasitärer Dioden gibt es zwei Erklärungen:
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Die parasitäre Diode des MOSFET wird verwendet, um ein Durchbrennen der MOS-Röhre bei einer Überspannung von VDD zu verhindern. Denn bevor die Überspannung eine Beschädigung der MOS-Röhre verursacht, bricht die Diode zunächst in Sperrrichtung durch und der große Strom fließt direkt zur Erde, wodurch ein Durchbrennen der MOS-Röhre verhindert wird.
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Es kann verhindern, dass die MOS-Röhre durchbrennt, wenn Source und Drain der MOS-Röhre umgekehrt angeschlossen sind, und kann auch einen Pfad für die umgekehrte induzierte Spannung bereitstellen, wenn die Schaltung über eine umgekehrte induzierte Spannung verfügt, um so zu verhindern, dass die umgekehrte induzierte Spannung auftritt Durchbrechen der MOS-Röhre.
MOSFETs zeichnen sich durch hohe Eingangsimpedanz, schnelle Schaltgeschwindigkeit, gute thermische Stabilität, Spannungssteuerstrom usw. aus. Sie können in Schaltkreisen als Verstärker, elektronischer Schalter usw. verwendet werden.
Was ist IGBT?
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode, ist ein zusammengesetztes Halbleiterbauelement, das aus einem Transistor und einem MOS-Transistor besteht.
Als neuartiger Typ elektronischer Halbleiterbauelemente zeichnet sich der IGBT durch eine hohe Eingangsimpedanz, einen geringen Stromverbrauch zur Spannungsregelung, eine einfache Steuerschaltung, eine hohe Spannungsfestigkeit, eine hohe Stromtoleranz usw. aus und wird in zahlreichen elektronischen Schaltungen eingesetzt.
Die Schaltsymbole von IGBTs sind bislang nicht einheitlich. Beim Zeichnen des Schaltplans werden im Allgemeinen die Symbole von Triode und MOS-Röhre übernommen.
Anhand des im Schaltplan markierten Modells lässt sich nun feststellen, ob es sich um eine IGBT- oder eine MOS-Röhre handelt. Achten Sie dabei darauf, ob der IGBT über eine Body-Diode verfügt. Ist diese in der Abbildung nicht markiert, bedeutet das nicht, dass sie nicht vorhanden ist. Sofern in den offiziellen Daten keine besonderen Hinweise enthalten sind, ist diese Diode vorhanden.
Die interne Body-Diode des IGBT ist nicht parasitär, sondern speziell darauf ausgelegt, die empfindliche Sperrspannung des IGBT zu schützen, auch bekannt als FWD (Freilaufdiode).
Es ist nicht schwer zu erkennen, ob sich im IGBT eine Bodydiode befindet. Die C- und E-Pole des IGBT können mit einem Multimeter gemessen werden. Ist der IGBT in Ordnung und liegen die gemessenen Widerstandswerte der C- und E-Pole im Unendlichen, bedeutet dies, dass der IGBT keine Bodydiode besitzt. IGBT eignet sich hervorragend für Anwendungen in Bereichen wie Wechselstrommotoren, Frequenzumrichtern, Schaltnetzteilen, Beleuchtungskreisen, Traktionsantrieben usw.
Strukturelle Eigenschaften von MOS-Transistoren und IGBTs
Der innere Aufbau der MOS-Röhre und der IGBT-Röhre ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
IGBT wird durch Hinzufügen einer Schicht zum Drain des MOSFET gebildet. Der ideale Ersatzschaltkreis des IGBT ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
IGBT ist eigentlich eine Kombination aus MOSFET und Transistortriode. MOSFET hat den Nachteil eines hohen Einschaltwiderstands, IGBT überwindet diesen Mangel und hat bei hoher Spannung immer noch einen niedrigen Einschaltwiderstand.
Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit von IGBT und MOSFET mit ähnlicher Leistungskapazität langsamer sein als die von MOSFET, da es bei IGBT eine Ausschaltverzögerungszeit gibt und die Totzeit von IGBT aufgrund der langen Ausschaltverzögerungszeit verlängert wird, was sich auf die Schaltfrequenz auswirkt.
Wählen Sie MOS-Röhre oder IGBT.
In der Schaltung ist die Wahl der MOS-Röhre als Leistungsschalterröhre oder der IGBT-Röhre ein häufiges Problem für Ingenieure. Berücksichtigt man Faktoren wie Spannung, Stromstärke und Schaltleistung des Systems, lassen sich folgende Punkte zusammenfassen:
Aus der folgenden Abbildung ist auch ersichtlich, dass die Bedingungen für beide verwendet werden. Der schattierte Bereich zeigt an, dass sowohl MOSFET als auch IGBT ausgewählt werden können. „?“ Gibt die Ebene an, die der aktuelle Prozess nicht erreichen kann.
Generell bietet ein MOSFET den Vorteil guter Hochfrequenzeigenschaften und kann bei Frequenzen von mehreren hundert kHz bis zu mehreren MHz arbeiten. Allerdings weist er auch die Nachteile eines hohen Durchlasswiderstands und eines hohen Stromverbrauchs bei hohen Spannungen und Strömen auf. IGBT hingegen bietet eine hervorragende Leistung bei niedrigen Frequenzen und hohen Leistungen sowie einen geringen Durchlasswiderstand und eine hohe Spannungsfestigkeit.
MOSFET wird in Schaltnetzteilen, Vorschaltgeräten, Hochfrequenz-Induktionsheizungen, Hochfrequenz-Inverter-Schweißgeräten, Kommunikationsstromversorgungen und anderen Hochfrequenz-Stromversorgungsfeldern verwendet; IGBT wird häufig in Schweißgeräten, Wechselrichtern, Frequenzumrichtern, galvanischen Elektrolytstromversorgungen, Ultraschall-Induktionsheizungen und anderen Feldern verwendet.
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