در مدارهای الکترونیکی، لامپ‌های MOS و لامپ‌های IGBT اغلب ظاهر می‌شوند. هر دو می‌توانند به عنوان عناصر سوئیچینگ استفاده شوند. ظاهر و پارامترهای مشخصه لامپ‌های MOS و IGBT نیز نسبتاً مشابه است. پس چرا برخی مدارها از لامپ‌های MOS و برخی مدارها از لامپ‌های IGBT استفاده می‌کنند؟  
بیایید نگاهی به تفاوت بین لامپ‌های MOS و لامپ‌های IGBT بیندازیم!  
                 

لوله MOS چیست؟

دو نوع اصلی ترانزیستور اثر میدانی وجود دارد، یعنی ترانزیستور اثر میدانی پیوندی (JFET) و ترانزیستور اثر میدانی با گیت عایق شده (MOS tube).  
لوله MOS همان MOSFET است و نام کامل چینی آن ترانزیستور اثر میدانی نیمه هادی اکسید فلز است. از آنجایی که گیت این لوله اثر میدانی توسط یک لایه عایق ایزوله شده است، به آن ترانزیستور اثر میدانی با گیت عایق نیز گفته می‌شود.  
   
MOSFET را می‌توان به چهار دسته تقسیم کرد: نوع تخلیه کانال N و نوع افزایشی؛ نوع تخلیه کانال P و نوع افزایشی.  
    انواع MOSFET و نمادهای مداری  
بعضی از ماسفت‌ها یک دیود در داخل خود دارند که یک دیود بدنه یا یک دیود انگلی یا یک دیود هرزگرد است.  
  دو توضیح برای نقش دیودهای پارازیتی وجود دارد:  

• دیود پارازیتی MOSFET برای جلوگیری از سوختن لوله MOS هنگام وقوع اضافه ولتاژ VDD استفاده می‌شود، زیرا قبل از اینکه اضافه ولتاژ باعث آسیب به لوله MOS شود، دیود ابتدا به صورت معکوس تجزیه می‌شود و جریان زیادی را به زمین هدایت می‌کند و در نتیجه از سوختن لوله MOS جلوگیری می‌کند.
• این قطعه از سوختن تیوب MOS در زمانی که سورس و درین تیوب MOS به صورت معکوس متصل شده‌اند، جلوگیری می‌کند. همچنین می‌تواند مسیری برای ولتاژ القایی معکوس در زمانی که مدار دارای ولتاژ القایی معکوس است، فراهم کند تا از خرابی تیوب MOS در اثر ولتاژ القایی معکوس جلوگیری شود.

MOSFET دارای ویژگی‌های امپدانس ورودی بالا، سرعت سوئیچینگ سریع، پایداری حرارتی خوب، جریان کنترل ولتاژ و غیره است. در مدار، می‌توان از آن به عنوان تقویت‌کننده، سوئیچ الکترونیکی و غیره استفاده کرد.  
                 

آی جی بی تی چیست؟

IGBT (ترانزیستور دوقطبی با گیت عایق‌بندی شده) یک قطعه نیمه‌هادی مرکب است که از یک ترانزیستور و یک لامپ MOS تشکیل شده است.    
به عنوان نوع جدیدی از دستگاه نیمه هادی الکترونیکی، IGBT دارای ویژگی‌های امپدانس ورودی بالا، مصرف برق کنترل ولتاژ پایین، مدار کنترل ساده، مقاومت ولتاژ بالا و تحمل جریان زیاد است و به طور گسترده در مدارهای الکترونیکی مختلف مورد استفاده قرار گرفته است.  
   
نمادهای مداری IGBT هنوز یکپارچه نشده‌اند. هنگام ترسیم نمودار شماتیک، معمولاً نمادهای تریود و لامپ MOS قرض گرفته می‌شوند. در این زمان، می‌توانید از روی مدل مشخص شده روی نمودار شماتیک، تشخیص دهید که آیا IGBT است یا لامپ MOS.  
در عین حال، باید به این نکته نیز توجه کنید که آیا IGBT دارای دیود بدنه است یا خیر. اگر در تصویر مشخص نشده باشد، به این معنی نیست که وجود ندارد. مگر اینکه اطلاعات رسمی به طور خاص خلاف آن را بیان کند، این دیود وجود دارد.  
   
دیود بدنه داخل IGBT انگلی نیست، بلکه به طور ویژه برای محافظت از ولتاژ معکوس شکننده IGBT تنظیم شده است. به آن FWD (دیود هرزگرد) نیز گفته می‌شود.  
تشخیص وجود دیود بدنه در داخل IGBT کار دشواری نیست. می‌توانید از یک مولتی‌متر برای اندازه‌گیری قطب‌های C و E IGBT استفاده کنید. اگر IGBT سالم باشد و مقادیر مقاومت اندازه‌گیری شده در قطب‌های C و E بی‌نهایت باشد، به این معنی است که IGBT دیود بدنه ندارد.  
IGBT برای کاربردهایی در زمینه‌هایی مانند موتورهای AC، مبدل‌های فرکانس، منابع تغذیه سوئیچینگ، مدارهای روشنایی، درایوهای کششی و غیره بسیار مناسب است.  
                 

ویژگی‌های ساختاری لوله‌های MOS و IGBTها

ساختار داخلی لوله MOS و لوله IGBT در شکل زیر نشان داده شده است.  
   
یک IGBT با اضافه کردن یک لایه اضافی به درین یک MOSFET ساخته می‌شود.  
مدار معادل ایده‌آل IGBT در شکل زیر نشان داده شده است. IGBT در واقع ترکیبی از MOSFET و ترانزیستور است. MOSFET عیب مقاومت در حالت روشن بودن بالا را دارد، اما IGBT این نقص را برطرف کرده است. IGBT همچنان در ولتاژ بالا مقاومت در حالت روشن بودن پایینی دارد.    
علاوه بر این، برای IGBT ها و MOSFET هایی با ظرفیت توان مشابه، سرعت IGBT ممکن است کندتر از MOSFET باشد، زیرا IGBT دارای زمان خاموش شدن طولانی است. به دلیل زمان خاموش شدن طولانی IGBT، زمان مرده نیز طولانی تر می شود که بر فرکانس سوئیچینگ تأثیر می گذارد.  
                 

لوله MOS یا IGBT را انتخاب کنید

در یک مدار، اینکه آیا از لامپ‌های MOS به عنوان لامپ‌های سوئیچینگ قدرت استفاده شود یا لامپ‌های IGBT، سوالی 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 می‌توانید شرایط استفاده از هر دو را از شکل زیر مشاهده کنید. ناحیه سایه‌دار نشان می‌دهد که می‌توان هم MOSFET و هم IGBT را انتخاب کرد و "؟" نشان‌دهنده سطحی است که با فرآیند فعلی قابل دستیابی نیست.  
   
به طور کلی، مزیت MOSFET این است که دارای مشخصه‌های فرکانس بالای خوبی است و می‌تواند در فرکانس چند صد کیلوهرتز و تا مگاهرتز کار کند. عیب آن این است که مقاومت در حالت روشن بودن زیادی دارد و در موقعیت‌های ولتاژ بالا و جریان بالا، توان زیادی مصرف می‌کند. از سوی دیگر، IGBT در موقعیت‌های فرکانس پایین و توان بالا، با مقاومت در حالت روشن بودن کم و ولتاژ تحمل بالا، عملکرد خوبی 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 عمدتاً در دستگاه جوشکاری، اینورتر، مبدل فرکانس، منبع تغذیه الکترولیتی آبکاری، گرمایش القایی اولتراسونیک و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شود.

توجه: این مقاله از "21ic Electronic Network" که از حمایت از حقوق مالکیت معنوی حمایت می‌کند، بازنشر شده است. لطفاً هنگام چاپ مجدد، منبع اصلی و نویسنده را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه نقض، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید.