במעגלים אלקטרוניים, מופיעים לעתים קרובות שפופרות MOS ושפופרות IGBT. שניהם יכולים לשמש כאלמנטים של מיתוג. המראה והפרמטרים האופייניים של שפופרות MOS ושפופרות IGBT דומים יחסית. אז מדוע חלק מהמעגלים משתמשים בשפופרות MOS וחלק מהמעגלים משתמשים בשפופרות IGBT?  
בואו נסתכל על ההבדל בין צינורות MOS לצינורות IGBT!  
                 

מהו שפופרת MOS

ישנם שני סוגים עיקריים של טרנזיסטורי אפקט שדה, כלומר טרנזיסטור אפקט שדה צומת (JFET) וטרנזיסטור אפקט שדה של שער מבודד (צינור MOS).  
שפופרת MOS היא MOSFET, ושמה המלא בסינית הוא טרנזיסטור אפקט שדה מסוג מתכת-אוקסיד למחצה. מכיוון ששער שפופרת אפקט השדה מבודד על ידי שכבת בידוד, הוא נקרא גם טרנזיסטור אפקט שדה מבודד.  
   
ניתן לחלק את טרנזיסטורי ה-MOSFET לארבע קטגוריות: סוג דלדול ערוץ N וסוג שיפור; סוג דלדול ערוץ P וסוג שיפור.  
    סוגי MOSFET וסמלי מעגלים  
לחלק מה-MOSFETs יש דיודה בפנים, שהיא דיודת גוף, או דיודה טפילית או דיודה חופשית.  
  ישנם שני הסברים לתפקיד של דיודות טפיליות:  

• הדיודה הפרזיטית של ה-MOSFET משמשת למניעת שריפת צינור ה-MOS כאשר מתרחש מתח יתר של VDD, מכיוון שלפני שהמתח יתר גורם נזק לצינור ה-MOS, הדיודה מתקלקלת תחילה ומכוונת זרם גדול לאדמה, ובכך מונעת שריפת צינור ה-MOS.
• זה מונע את שריפת צינור ה-MOS כאשר המקור והניקוז של צינור ה-MOS מחוברים באופן הפוך. זה יכול גם לספק נתיב למתח המושרה ההפוך כאשר במעגל יש מתח מושרה הפוך כדי למנוע מהמתח המושרה ההפוך להתמוטט של צינור ה-MOS.

ל-MOSFET יש מאפיינים של עכבת קלט גבוהה, מהירות מיתוג מהירה, יציבות תרמית טובה, זרם בקרת מתח וכו'. במעגל, ניתן להשתמש בו כמגבר, מתג אלקטרוני וכו'.  
                 

מה זה IGBT

IGBT (טרנזיסטור דו-קוטבי מבודד) הוא התקן מוליך למחצה מורכב המורכב מטרנזיסטור ומשפופרת MOS.    
כסוג חדש של התקן מוליך למחצה אלקטרוני, ל-IGBT יש מאפיינים של עכבת קלט גבוהה, צריכת חשמל נמוכה לבקרת מתח, מעגל בקרה פשוט, התנגדות מתח גבוהה וסבילות זרם גדולה, והוא נמצא בשימוש נרחב במעגלים אלקטרוניים שונים.  
   
סמלי המעגל של IGBT עדיין לא מאוחדים. בעת ציור תרשים סכמטי, בדרך כלל מושאלים הסמלים של טריודה ושפופרת MOS. בשלב זה, ניתן לשפוט האם מדובר בשפופרת IGBT או MOS מהדגם המסומן בתרשים הסכמטי.  
במקביל, כדאי לשים לב גם האם ל-IGBT יש דיודה בגוף. אם היא לא מסומנת בתמונה, זה לא אומר שהיא לא קיימת. אלא אם כן הנתונים הרשמיים מציינים אחרת במפורש, דיודה זו קיימת.  
   
דיודת הגוף בתוך ה-IGBT אינה טפילית, אלא מוגדרת במיוחד כדי להגן על מתח העמידות ההפוך השברירי של ה-IGBT. היא נקראת גם FWD (דיודת גלגל חופשי).  
לא קשה לקבוע אם יש דיודת גוף בתוך ה-IGBT. ניתן להשתמש במולטימטר כדי למדוד את קטבי C ו-E של ה-IGBT. אם ה-IGBT טוב וערכי ההתנגדות הנמדדים בקטבי C ו-E הם אינסופיים, פירוש הדבר של-IGBT אין דיודת גוף.  
IGBT מתאים מאוד ליישומים בתחומים כגון מנועי AC, ממירי תדר, ספקי כוח ממותגים, מעגלי תאורה, הנעות גרירה וכו'.  
                 

מאפיינים מבניים של צינורות MOS ו-IGBTs

המבנה הפנימי של צינור MOS וצינור IGBT מוצג באיור למטה.  
   
IGBT בנוי על ידי הוספת שכבה נוספת לדריזום של MOSFET.  
המעגל המקביל האידיאלי של IGBT מוצג באיור למטה. IGBT הוא למעשה שילוב של MOSFET וטרנזיסטור. ל-MOSFET יש חיסרון של התנגדות הפעלה גבוהה, אך IGBT מתגבר על חיסרון זה. ל-IGBT עדיין יש התנגדות הפעלה נמוכה במתח גבוה.    
בנוסף, עבור IGBT ו-MOSFET בעלי קיבולות הספק דומות, מהירות ה-IGBT עשויה להיות איטית יותר מזו של MOSFET, מכיוון של-IGBT יש זמן כיבוי (zonder transformer). עקב זמן הכיבוי הארוך של IGBT, גם זמן הכיבוי (dead time) מתארך, דבר שישפיע על תדירות המיתוג.  
                 

בחר צינור MOS או IGBT

במעגל חשמלי, האם להשתמש בשפופרות MOS כשפופרות מיתוג הספק או כשפופרות IGBT היא שאלה שמהנדסים נתקלים בה לעתים קרובות. אם לוקחים בחשבון גורמים כמו מתח, זרם והספק מיתוג של המערכת, ניתן לסכם את הנקודות הבאות:
 

ניתן גם לראות את תנאי השימוש בשניהם באיור למטה. האזור המוצלל מציין שניתן לבחור גם MOSFET וגם IGBT, ו-"?" מציין רמה שלא ניתן להשיג על ידי התהליך הנוכחי.  
   
באופן כללי, היתרון של MOSFET הוא שיש לו מאפייני תדר גבוה טובים והוא יכול לפעול בתדר של כמה מאות קילוהרץ ועד מגהרץ. החיסרון הוא שיש לו התנגדות הפעלה גדולה והוא צורך הרבה חשמל במצבים של מתח גבוה וזרם גבוה. IGBT, לעומת זאת, מתפקד היטב במצבים של תדר נמוך והספק גבוה, עם התנגדות הפעלה קטנה ומתח עמידה גבוה.  
MOSFET משמש בספק כוח ממותג, נטל, חימום אינדוקציה בתדר גבוה, מכונת ריתוך ממיר בתדר גבוה, ספק כוח לתקשורת ותחומים אחרים של אספקת כוח בתדר גבוה; IGBT משמש בעיקר במכונת ריתוך, ממיר, ממירי תדר, ספק כוח אלקטרוליטי אלקטרוליטי, חימום אינדוקציה קולי ותחומים אחרים.

הערה: מאמר זה הודפס מחדש מ"רשת אלקטרונית 21ic", התומכת בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת המחבר בעת הדפסה חוזרת. אם ישנה הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר כדי למחוק אותה.