Dalam rangkaian elektronik, tabung MOS dan tabung IGBT sering muncul. Keduanya dapat digunakan sebagai elemen sakelar. Penampilan dan parameter karakteristik tabung MOS dan tabung IGBT juga relatif mirip. Lantas, mengapa beberapa rangkaian menggunakan tabung MOS dan beberapa rangkaian lainnya menggunakan tabung IGBT?  
Mari kita lihat perbedaan antara tabung MOS dan tabung IGBT!  
                 

Apa itu tabung MOS?

Ada dua jenis utama transistor efek medan, yaitu transistor efek medan sambungan (JFET) dan transistor efek medan gerbang terisolasi (tabung MOS).  
Tabung MOS adalah MOSFET, dan nama lengkapnya dalam bahasa Cina adalah transistor efek medan semikonduktor oksida logam. Karena gerbang tabung efek medan ini diisolasi oleh lapisan isolasi, maka ia juga disebut transistor efek medan gerbang terisolasi.  
   
MOSFET dapat dibagi menjadi empat kategori: tipe deplesi kanal N dan tipe penguatan; tipe deplesi kanal P dan tipe penguatan.  
    Jenis MOSFET dan simbol sirkuit  
Beberapa MOSFET memiliki dioda di dalamnya, yang merupakan dioda internal, atau dioda parasit, atau dioda freewheeling.  
  Ada dua penjelasan untuk peran dioda parasit:  

• Dioda parasitik pada MOSFET digunakan untuk mencegah tabung MOS terbakar ketika terjadi tegangan lebih pada VDD, karena sebelum tegangan lebih tersebut menyebabkan kerusakan pada tabung MOS, dioda tersebut terlebih dahulu mengalami kerusakan balik dan mengalirkan arus besar ke ground, sehingga mencegah tabung MOS terbakar.
• Ini mencegah tabung MOS terbakar ketika sumber dan drain tabung MOS terhubung terbalik. Ini juga dapat menyediakan jalur untuk tegangan induksi terbalik ketika rangkaian memiliki tegangan induksi terbalik untuk mencegah kerusakan tabung MOS akibat tegangan induksi terbalik tersebut.

MOSFET memiliki karakteristik impedansi input tinggi, kecepatan switching cepat, stabilitas termal yang baik, kontrol arus tegangan, dll. Dalam rangkaian, MOSFET dapat digunakan sebagai penguat, sakelar elektronik, dll.  
                 

Apa itu IGBT?

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) adalah perangkat semikonduktor gabungan yang terdiri dari transistor dan tabung MOS.    
Sebagai jenis perangkat semikonduktor elektronik baru, IGBT memiliki karakteristik impedansi input tinggi, konsumsi daya kontrol tegangan rendah, rangkaian kontrol sederhana, ketahanan tegangan tinggi, dan toleransi arus besar, dan telah banyak digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik.  
   
Simbol rangkaian IGBT belum seragam. Saat menggambar diagram skematik, simbol trioda dan tabung MOS biasanya dipinjam. Pada saat ini, Anda dapat menilai apakah itu IGBT atau tabung MOS dari model yang ditandai pada diagram skematik.  
Pada saat yang sama, Anda juga harus memperhatikan apakah IGBT tersebut memiliki dioda internal. Jika tidak ditandai pada gambar, bukan berarti dioda tersebut tidak ada. Kecuali data resmi secara khusus menyatakan sebaliknya, dioda ini pasti ada.  
   
Dioda internal di dalam IGBT bukanlah dioda parasit, melainkan dirancang khusus untuk melindungi tegangan tahan balik IGBT yang rapuh. Dioda ini juga disebut FWD (freewheeling diode).  
Tidak sulit untuk menentukan apakah ada dioda internal di dalam IGBT. Anda dapat menggunakan multimeter untuk mengukur kutub C dan E dari IGBT. Jika IGBT dalam kondisi baik dan nilai resistansi yang diukur pada kutub C dan E tak terhingga, itu berarti IGBT tidak memiliki dioda internal.  
IGBT sangat cocok untuk aplikasi di bidang seperti motor AC, konverter frekuensi, catu daya switching, rangkaian penerangan, penggerak traksi, dll.  
                 

Karakteristik struktural tabung MOS dan IGBT

Struktur internal tabung MOS dan tabung IGBT ditunjukkan pada gambar di bawah ini.  
   
IGBT dibuat dengan menambahkan lapisan tambahan ke drain MOSFET.  
Rangkaian ekivalen ideal IGBT ditunjukkan pada gambar di bawah ini. IGBT sebenarnya merupakan kombinasi dari MOSFET dan transistor. MOSFET memiliki kelemahan berupa resistansi on yang tinggi, tetapi IGBT mengatasi kekurangan ini. IGBT tetap memiliki resistansi on yang rendah pada tegangan tinggi.    
Selain itu, untuk IGBT dan MOSFET dengan kapasitas daya yang serupa, kecepatan IGBT mungkin lebih lambat daripada MOSFET, karena IGBT memiliki waktu ekor pemutus (turn-off tail time). Karena waktu ekor pemutus IGBT yang panjang, waktu mati (dead time) juga memanjang, yang akan memengaruhi frekuensi switching.  
                 

Pilih tabung MOS atau IGBT

Dalam sebuah rangkaian, apakah akan menggunakan tabung MOS sebagai tabung switching daya atau tabung IGBT adalah pertanyaan yang sering dihadapi oleh para insinyur. Jika faktor-faktor seperti tegangan, arus, dan daya switching sistem dipertimbangkan, poin-poin berikut dapat dirangkum:
 

Anda juga dapat melihat kondisi penggunaan keduanya dari gambar di bawah ini. Area yang diarsir menunjukkan bahwa MOSFET dan IGBT dapat dipilih, dan "?" menunjukkan tingkat yang tidak dapat dicapai oleh proses saat ini.  
   
Secara umum, keunggulan MOSFET adalah memiliki karakteristik frekuensi tinggi yang baik dan dapat beroperasi pada frekuensi beberapa ratus kHz hingga MHz. Kekurangannya adalah memiliki resistansi on yang besar dan mengkonsumsi banyak daya dalam situasi tegangan dan arus tinggi. IGBT, di sisi lain, berkinerja baik dalam situasi frekuensi rendah dan daya tinggi, dengan resistansi on yang kecil dan tegangan tahan yang tinggi.  
MOSFET digunakan dalam catu daya switching, ballast, pemanas induksi frekuensi tinggi, mesin las inverter frekuensi tinggi, catu daya komunikasi, dan bidang catu daya frekuensi tinggi lainnya; IGBT terutama digunakan dalam mesin las, inverter, konverter frekuensi, catu daya elektrolitik pelapisan listrik, pemanas induksi ultrasonik, dan bidang lainnya.

Catatan: Artikel ini dicetak ulang dari "21ic Electronic Network", yang mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual. Harap sebutkan sumber dan penulis asli saat mencetak ulang. Jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.