خط تلفن خدمات
مقالهنویس
مقالهنویس
تفاوت بین لوله MOS و IGBT چیست؟
2022-03-17
1303
در مدارهای الکترونیکی، لامپ‌های MOS و لامپ‌های IGBT اغلب ظاهر می‌شوند و هر دو می‌توانند به عنوان عناصر سوئیچینگ استفاده شوند. لامپ‌های MOS و لامپ‌های IGBT از نظر ظاهری و پارامترهای مشخصه مشابه هستند. پس چرا برخی مدارها از لامپ‌های MOS و برخی مدارها از لامپ‌های IGBT استفاده می‌کنند؟
بیایید نگاهی به تفاوت بین لامپ MOS و لامپ IGBT بیندازیم.
لوله MOS چیست؟
دو نوع اصلی FET وجود دارد، Junction FET (JFET) و FET Gate Insulated (MOS). MOS MOSFET است که نام کامل آن به زبان چینی ترانزیستور اثر میدان نیمه هادی اکسید فلزی است. از آنجایی که گیت این ترانزیستور اثر میدانی توسط یک لایه عایق ایزوله می شود، به آن ترانزیستور اثر میدان گیت عایق نیز می گویند.
ماسفت را می توان به نوع تخلیه کانال N و نوع افزایش تقسیم کرد. نوع تخلیه P-ditch و نوع افزایش.
ماسفت种类与电路符号
برخی از ماسفت ها دارای یک دیود در داخل هستند که یک دیود بدنه یا یک دیود انگلی یا یک دیود چرخ آزاد است.
دو توضیح در مورد نقش دیودهای انگلی وجود دارد:
ماسفت دارای ویژگی های امپدانس ورودی بالا، سرعت سوئیچینگ سریع، پایداری حرارتی خوب، جریان کنترل ولتاژ و ... می باشد و می توان از آن به عنوان تقویت کننده، کلید الکترونیکی و غیره در مدارها استفاده کرد.
IGBT (ترانزیستور دوقطبی با گیت عایق‌بندی شده)، ترانزیستور دوقطبی با گیت عایق‌بندی شده، یک قطعه نیمه‌هادی مرکب است که از ترانزیستور و ترانزیستور MOS تشکیل شده است.
IGBT به عنوان نوع جدیدی از دستگاه نیمه هادی الکترونیکی، دارای ویژگی‌های امپدانس ورودی بالا، مصرف توان پایین برای کنترل ولتاژ، مدار کنترل ساده، مقاومت در برابر ولتاژ بالا، تحمل جریان بالا و غیره است و به طور گسترده در مدارهای الکترونیکی مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نمادهای مداری IGBT تاکنون یکسان نشده‌اند. هنگام ترسیم نمودار شماتیک، معمولاً نمادهای تریود و لامپ MOS به کار گرفته می‌شوند.
در این زمان، می‌توان از روی مدل مشخص شده روی نمودار شماتیک، تشخیص داد که آیا IGBT است یا MOS. در عین حال، به این نکته توجه کنید که آیا IGBT دارای دیود بدنه است یا خیر. اگر روی شکل مشخص نشده باشد، به این معنی نیست که ندارد. مگر اینکه داده‌های رسمی دستورالعمل‌های خاصی داشته باشند، این دیود وجود دارد.
دیود داخلی بدنه IGBT انگلی نیست، بلکه به طور ویژه برای محافظت از ولتاژ معکوس شکننده IGBT تنظیم شده است که به عنوان FWD (دیود هرزگرد) نیز شناخته می‌شود.
تشخیص وجود دیود بدنه در داخل IGBT کار دشواری نیست. قطب‌های C و E IGBT را می‌توان با یک مولتی‌متر اندازه‌گیری کرد. اگر IGBT سالم باشد و مقادیر مقاومت قطب‌های C و E اندازه‌گیری شده بی‌نهایت باشد، به این معنی است که IGBT دیود بدنه ندارد. IGBT برای کاربرد در زمینه‌هایی مانند موتور AC، مبدل فرکانس، منبع تغذیه سوئیچینگ، مدار روشنایی، درایو کششی و غیره بسیار مناسب است.
ساختار داخلی لوله MOS و لوله IGBT در شکل زیر نشان داده شده است.
IGBT با اضافه کردن یک لایه به درین MOSFET تشکیل می‌شود. مدار معادل ایده‌آل IGBT در شکل زیر نشان داده شده است.
IGBT در واقع ترکیبی از MOSFET و ترانزیستور تریود است. MOSFET عیب مقاومت در حالت روشن بودن بالا را دارد، اما IGBT این نقص را برطرف کرده و IGBT همچنان در ولتاژ بالا مقاومت در حالت روشن بودن پایینی دارد.
علاوه بر این، سرعت IGBT و MOSFET با ظرفیت توان مشابه ممکن است کندتر از MOSFET باشد، زیرا IGBT زمان خاموش شدن دارد و زمان خاموشی IGBT به دلیل زمان خاموش شدن طولانی آن طولانی‌تر می‌شود و در نتیجه بر فرکانس سوئیچینگ تأثیر می‌گذارد.
در مدار، اینکه آیا لوله MOS را به عنوان لوله سوئیچ قدرت انتخاب کنیم یا لوله IGBT، مشکلی است که مهندسان اغلب با آن مواجه می‌شوند. اگر عواملی مانند ولتاژ، جریان و توان سوئیچینگ سیستم در نظر گرفته شود، نکات زیر را می‌توان خلاصه کرد:
همچنین از شکل زیر می‌توان دریافت که شرایط برای هر دوی آنها استفاده شده است. ناحیه سایه‌دار نشان می‌دهد که هم MOSFET و هم IGBT می‌توانند انتخاب شوند، "؟" نشان‌دهنده سطحی است که فرآیند فعلی نمی‌تواند به آن برسد.
به طور کلی، MOSFET از مزایای مشخصه‌های فرکانس بالای خوب برخوردار است که می‌تواند در فرکانس چند صد کیلوهرتز و تا مگاهرتز کار کند، اما معایب آن مقاومت در حالت روشن بودن زیاد و مصرف توان بالا در شرایط ولتاژ و جریان بالا است. با این حال، IGBT عملکرد عالی در فرکانس پایین و توان بالا، با مقاومت در حالت روشن بودن کم و ولتاژ تحمل بالا دارد.
بیایید نگاهی به تفاوت بین لامپ MOS و لامپ IGBT بیندازیم.
لوله MOS چیست؟
دو نوع اصلی FET وجود دارد، Junction FET (JFET) و FET Gate Insulated (MOS). MOS MOSFET است که نام کامل آن به زبان چینی ترانزیستور اثر میدان نیمه هادی اکسید فلزی است. از آنجایی که گیت این ترانزیستور اثر میدانی توسط یک لایه عایق ایزوله می شود، به آن ترانزیستور اثر میدان گیت عایق نیز می گویند.
ماسفت را می توان به نوع تخلیه کانال N و نوع افزایش تقسیم کرد. نوع تخلیه P-ditch و نوع افزایش.
ماسفت种类与电路符号 برخی از ماسفت ها دارای یک دیود در داخل هستند که یک دیود بدنه یا یک دیود انگلی یا یک دیود چرخ آزاد است.
دو توضیح در مورد نقش دیودهای انگلی وجود دارد:
-
دیود انگلی MOSFET برای جلوگیری از سوختن لوله MOS در هنگام اضافه ولتاژ VDD استفاده می شود، زیرا قبل از اینکه ولتاژ اضافی باعث آسیب به لوله MOS شود، دیود ابتدا به صورت معکوس خراب می شود و جریان زیاد مستقیماً به لوله MOS می رود. زمین، بنابراین از سوختن لوله MOS جلوگیری می کند.
-
این می تواند از سوختن لوله MOS در هنگام اتصال معکوس منبع و تخلیه لوله MOS جلوگیری کند و همچنین می تواند مسیری را برای ولتاژ القایی معکوس زمانی که مدار دارای ولتاژ القایی معکوس است، فراهم کند تا از ولتاژ القایی معکوس جلوگیری شود. شکستن لوله MOS
ماسفت دارای ویژگی های امپدانس ورودی بالا، سرعت سوئیچینگ سریع، پایداری حرارتی خوب، جریان کنترل ولتاژ و ... می باشد و می توان از آن به عنوان تقویت کننده، کلید الکترونیکی و غیره در مدارها استفاده کرد.
IGBT چیست؟
IGBT (ترانزیستور دوقطبی با گیت عایق‌بندی شده)، ترانزیستور دوقطبی با گیت عایق‌بندی شده، یک قطعه نیمه‌هادی مرکب است که از ترانزیستور و ترانزیستور MOS تشکیل شده است.
IGBT به عنوان نوع جدیدی از دستگاه نیمه هادی الکترونیکی، دارای ویژگی‌های امپدانس ورودی بالا، مصرف توان پایین برای کنترل ولتاژ، مدار کنترل ساده، مقاومت در برابر ولتاژ بالا، تحمل جریان بالا و غیره است و به طور گسترده در مدارهای الکترونیکی مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نمادهای مداری IGBT تاکنون یکسان نشده‌اند. هنگام ترسیم نمودار شماتیک، معمولاً نمادهای تریود و لامپ MOS به کار گرفته می‌شوند.
در این زمان، می‌توان از روی مدل مشخص شده روی نمودار شماتیک، تشخیص داد که آیا IGBT است یا MOS. در عین حال، به این نکته توجه کنید که آیا IGBT دارای دیود بدنه است یا خیر. اگر روی شکل مشخص نشده باشد، به این معنی نیست که ندارد. مگر اینکه داده‌های رسمی دستورالعمل‌های خاصی داشته باشند، این دیود وجود دارد.
دیود داخلی بدنه IGBT انگلی نیست، بلکه به طور ویژه برای محافظت از ولتاژ معکوس شکننده IGBT تنظیم شده است که به عنوان FWD (دیود هرزگرد) نیز شناخته می‌شود.
تشخیص وجود دیود بدنه در داخل IGBT کار دشواری نیست. قطب‌های C و E IGBT را می‌توان با یک مولتی‌متر اندازه‌گیری کرد. اگر IGBT سالم باشد و مقادیر مقاومت قطب‌های C و E اندازه‌گیری شده بی‌نهایت باشد، به این معنی است که IGBT دیود بدنه ندارد. IGBT برای کاربرد در زمینه‌هایی مانند موتور AC، مبدل فرکانس، منبع تغذیه سوئیچینگ، مدار روشنایی، درایو کششی و غیره بسیار مناسب است.
ویژگی‌های ساختاری ترانزیستور MOS و IGBT
ساختار داخلی لوله MOS و لوله IGBT در شکل زیر نشان داده شده است.
IGBT با اضافه کردن یک لایه به درین MOSFET تشکیل می‌شود. مدار معادل ایده‌آل IGBT در شکل زیر نشان داده شده است.
IGBT در واقع ترکیبی از MOSFET و ترانزیستور تریود است. MOSFET عیب مقاومت در حالت روشن بودن بالا را دارد، اما IGBT این نقص را برطرف کرده و IGBT همچنان در ولتاژ بالا مقاومت در حالت روشن بودن پایینی دارد.
علاوه بر این، سرعت IGBT و MOSFET با ظرفیت توان مشابه ممکن است کندتر از MOSFET باشد، زیرا IGBT زمان خاموش شدن دارد و زمان خاموشی IGBT به دلیل زمان خاموش شدن طولانی آن طولانی‌تر می‌شود و در نتیجه بر فرکانس سوئیچینگ تأثیر می‌گذارد.
لامپ MOS یا IGBT را انتخاب کنید.
در مدار، اینکه آیا لوله MOS را به عنوان لوله سوئیچ قدرت انتخاب کنیم یا لوله IGBT، مشکلی است که مهندسان اغلب با آن مواجه می‌شوند. اگر عواملی مانند ولتاژ، جریان و توان سوئیچینگ سیستم در نظر گرفته شود، نکات زیر را می‌توان خلاصه کرد:
همچنین از شکل زیر می‌توان دریافت که شرایط برای هر دوی آنها استفاده شده است. ناحیه سایه‌دار نشان می‌دهد که هم MOSFET و هم IGBT می‌توانند انتخاب شوند، "؟" نشان‌دهنده سطحی است که فرآیند فعلی نمی‌تواند به آن برسد.
به طور کلی، MOSFET از مزایای مشخصه‌های فرکانس بالای خوب برخوردار است که می‌تواند در فرکانس چند صد کیلوهرتز و تا مگاهرتز کار کند، اما معایب آن مقاومت در حالت روشن بودن زیاد و مصرف توان بالا در شرایط ولتاژ و جریان بالا است. با این حال، IGBT عملکرد عالی در فرکانس پایین و توان بالا، با مقاومت در حالت روشن بودن کم و ولتاژ تحمل بالا دارد.
MOSFET در منبع تغذیه سوئیچینگ، بالاست، گرمایش القایی فرکانس بالا، دستگاه جوشکاری اینورتر فرکانس بالا، منبع تغذیه ارتباطی و سایر زمینه‌های منبع تغذیه فرکانس بالا استفاده می‌شود؛ IGBT به طور گسترده در دستگاه جوشکاری، اینورتر، مبدل فرکانس، منبع تغذیه الکترولیتی آبکاری، گرمایش القایی اولتراسونیک و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شود.
توصیه های مرتبط
粤公网安备44030002007346号