En los circuitos electrónicos, es frecuente encontrar transistores MOS e IGBT. Ambos pueden utilizarse como elementos de conmutación. Su apariencia y parámetros característicos son relativamente similares. Entonces, ¿por qué algunos circuitos utilizan transistores MOS y otros, transistores IGBT?  
¡Echemos un vistazo a la diferencia entre los tubos MOS y los tubos IGBT!  
                 

¿Qué es un tubo MOS?

Hay dos tipos principales de transistores de efecto de campo, a saber, el transistor de efecto de campo de unión (JFET) y el transistor de efecto de campo de puerta aislada (tubo MOS).  
El transistor MOS es un MOSFET, y su nombre completo en chino es transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido metálico. Dado que la puerta de este transistor está aislada por una capa aislante, también se le conoce como transistor de efecto de campo de puerta aislada.  
   
Los MOSFET se pueden dividir en cuatro categorías: tipo de agotamiento de canal N y tipo de enriquecimiento; tipo de agotamiento de canal P y tipo de enriquecimiento.  
    Tipos de MOSFET y símbolos de circuito  
Algunos MOSFET tienen un diodo en su interior, que puede ser un diodo intrínseco, un diodo parásito o un diodo de libre circulación.  
  Hay dos explicaciones para el papel de los diodos parásitos:  

• El diodo parásito del MOSFET se utiliza para evitar que el transistor MOS se queme cuando se produce una sobretensión VDD, ya que antes de que la sobretensión dañe el transistor MOS, el diodo se rompe en polaridad inversa y dirige una gran corriente a tierra, evitando así que el transistor MOS se queme.
• Evita que el transistor MOS se queme cuando la fuente y el drenador están conectados al revés. También proporciona una vía para la tensión inducida inversa cuando el circuito la presenta, evitando así que esta tensión provoque la ruptura del transistor MOS.

El MOSFET posee características como alta impedancia de entrada, velocidad de conmutación rápida, buena estabilidad térmica, control de corriente por voltaje, etc. En un circuito, puede utilizarse como amplificador, interruptor electrónico, etc.  
                 

¿Qué es un IGBT?

El IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) es un dispositivo semiconductor compuesto por un transistor y un tubo MOS.    
Como nuevo tipo de dispositivo semiconductor electrónico, el IGBT se caracteriza por su alta impedancia de entrada, bajo consumo de energía para el control de voltaje, circuito de control simple, alta resistencia al voltaje y gran tolerancia a la corriente, y se ha utilizado ampliamente en diversos circuitos electrónicos.  
   
Los símbolos de circuito del IGBT aún no están unificados. Al dibujar el diagrama esquemático, generalmente se toman prestados los símbolos del triodo y del tubo MOS. En este caso, puede determinar si se trata de un IGBT o un tubo MOS por el modelo marcado en el diagrama esquemático.  
Al mismo tiempo, conviene fijarse en si el IGBT tiene un diodo interno. Si no aparece marcado en la imagen, no significa que no exista. A menos que la documentación oficial indique lo contrario, este diodo está presente.  
   
El diodo intrínseco del IGBT no es parásito, sino que está especialmente diseñado para proteger la frágil tensión inversa de resistencia del IGBT. También se le conoce como diodo de rueda libre (FWD).  
No es difícil determinar si el IGBT tiene un diodo interno. Se puede usar un multímetro para medir los polos C y E. Si el IGBT está en buen estado y la resistencia medida en los polos C y E es infinita, significa que no tiene diodo interno.  
El IGBT es muy adecuado para aplicaciones en campos como motores de CA, convertidores de frecuencia, fuentes de alimentación conmutadas, circuitos de iluminación, accionamientos de tracción, etc.  
                 

Características estructurales de los tubos MOS y los IGBT

La estructura interna del tubo MOS y del tubo IGBT se muestra en la siguiente figura.  
   
Un IGBT se construye añadiendo una capa adicional al drenador de un MOSFET.  
El circuito equivalente ideal de un IGBT se muestra en la figura siguiente. El IGBT es, en realidad, una combinación de un MOSFET y un transistor. El MOSFET tiene la desventaja de una alta resistencia de encendido, pero el IGBT supera este inconveniente. El IGBT mantiene una baja resistencia de encendido incluso a alto voltaje.    
Además, para IGBT y MOSFET con capacidades de potencia similares, la velocidad del IGBT puede ser menor que la del MOSFET, debido a que el IGBT tiene un tiempo de retardo de apagado. Debido a este largo tiempo de retardo, el tiempo muerto también se prolonga, lo que afecta la frecuencia de conmutación.  
                 

Elija un tubo MOS o un IGBT.

En un circuito, la decisión de utilizar transistores MOS o IGBT como transistores de conmutación de potencia es una cuestión que los ingenieros suelen plantearse. Si se tienen en cuenta factores como la tensión, la corriente y la potencia de conmutación del sistema, se pueden resumir los siguientes puntos:
 

También puede consultar las condiciones de uso de ambos en la siguiente figura. El área sombreada indica que se pueden seleccionar tanto MOSFET como IGBT, y el signo de interrogación (?) indica un nivel que no se puede alcanzar con el proceso actual.  
   
En términos generales, la ventaja del MOSFET radica en sus buenas características de alta frecuencia, pudiendo operar a frecuencias de varios cientos de kHz e incluso hasta MHz. Su desventaja reside en su elevada resistencia de encendido y su alto consumo de energía en situaciones de alta tensión y alta corriente. Por otro lado, el IGBT ofrece un buen rendimiento en situaciones de baja frecuencia y alta potencia, con una baja resistencia de encendido y una alta tensión de ruptura.  
El MOSFET se utiliza en fuentes de alimentación conmutadas, balastos, calentamiento por inducción de alta frecuencia, máquinas de soldadura con inversor de alta frecuencia, fuentes de alimentación para comunicaciones y otros campos de fuentes de alimentación de alta frecuencia; el IGBT se utiliza principalmente en máquinas de soldadura, inversores, convertidores de frecuencia, fuentes de alimentación electrolíticas para galvanoplastia, calentamiento por inducción ultrasónica y otros campos.

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