電子回路では、MOSトランジスタとIGBTトランジスタがよく用いられます。どちらもスイッチング素子として使用できます。MOSトランジスタとIGBTトランジスタの外観や特性パラメータも比較的似ています。では、なぜ一部の回路ではMOSトランジスタが使用され、他の回路ではIGBTトランジスタが使用されるのでしょうか？  
MOS管とIGBT管の違いを見てみましょう！  
                 

MOSチューブとは何ですか？

電界効果トランジスタには、接合型電界効果トランジスタ (JFET) と絶縁ゲート型電界効果トランジスタ (MOS チューブ) の XNUMX つの主なタイプがあります。  
MOSトランジスタはMOSFETとも呼ばれ、中国語の正式名称は金属酸化物半導体電界効果トランジスタです。この電界効果トランジスタのゲートは絶縁層によって分離されているため、絶縁ゲート電界効果トランジスタとも呼ばれます。  
   
MOSFETは、Nチャネル空乏型とエンハンスメント型、Pチャネル空乏型とエンハンスメント型の4つのカテゴリに分類できます。  
    MOSFETの種類と回路記号  
一部のMOSFETには、ボディダイオード、寄生ダイオード、またはフリーホイーリングダイオードと呼ばれるダイオードが内部に内蔵されています。  
  寄生ダイオードの役割については XNUMX つの説明があります。  

• MOSFETの寄生ダイオードは、VDD過電圧が発生した際にMOS管が焼損するのを防ぐために使用されます。過電圧がMOS管に損傷を与える前に、ダイオードが最初に逆方向にブレークダウンして大電流をグランドに流すことで、MOS管の焼損を防ぐからです。
• これは、MOSトランジスタのソースとドレインが逆接続された際に、MOSトランジスタが焼損するのを防ぎます。また、回路に逆誘導電圧が発生した場合、その電圧を逃がす経路を提供することで、逆誘導電圧によるMOSトランジスタの破壊を防ぐこともできます。

MOSFETは、高い入力インピーダンス、高速なスイッチング速度、優れた熱安定性、電圧制御電流などの特性を備えています。回路内では、増幅器や電子スイッチなどとして使用できます。  
                 

IGBTとは何ですか？

IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）は、トランジスタとMOS管から構成される化合物半導体デバイスである。    
IGBTは、新しいタイプの電子半導体デバイスとして、高い入力インピーダンス、低い制御電圧消費電力、シンプルな制御回路、高い耐電圧、大きな電流許容度といった特徴を持ち、様々な電子回路で広く使用されている。  
   
IGBTの回路記号はまだ統一されていません。回路図を描く際には、通常、トランジスタやMOSFETの記号が用いられます。この場合、回路図に示された型番から、IGBTかMOSFETかを判断できます。  
同時に、IGBTにボディダイオードが搭載されているかどうかも確認する必要があります。図に表示されていなくても、存在しないとは限りません。公式データに特に明記されていない限り、このダイオードは搭載されています。  
   
IGBT内部のボディダイオードは寄生ダイオードではなく、IGBTの脆弱な逆方向耐電圧を保護するために特別に設計されています。これはFWD（フリーホイーリングダイオード）とも呼ばれます。  
IGBT内部にボディダイオードが存在するかどうかを判断するのは難しくありません。マルチメーターを使用してIGBTのC極とE極の抵抗値を測定すれば良いのです。IGBTが正常で、C極とE極で測定した抵抗値が無限大であれば、そのIGBTにはボディダイオードが存在しないことを意味します。  
IGBTは、交流モーター、周波数変換器、スイッチング電源、照明回路、牽引駆動装置などの分野での用途に非常に適しています。  
                 

MOSチューブおよびIGBTの構造的特徴

MOS管とIGBT管の内部構造を下の図に示す。  
   
IGBTは、MOSFETのドレインにさらに層を追加することによって作られる。  
IGBTの理想的な等価回路を下の図に示す。IGBTは実際にはMOSFETとトランジスタを組み合わせたものである。MOSFETはオン抵抗が高いという欠点があるが、IGBTはこの欠点を克服している。IGBTは高電圧下でもオン抵抗が低い。    
さらに、同程度の電力容量を持つIGBTとMOSFETの場合、IGBTにはターンオフテールタイムがあるため、IGBTの速度はMOSFETよりも遅くなる可能性があります。IGBTのターンオフテールタイムが長いため、デッドタイムも長くなり、スイッチング周波数に影響を与えます。  
                 

MOSチューブまたはIGBTを選択してください

回路において、電力スイッチング素子としてMOSトランジスタを使用するかIGBTトランジスタを使用するかは、エンジニアがしばしば直面する問題です。システムの電圧、電流、スイッチング電力などの要素を考慮すると、以下の点がまとめられます。
 

下図から、両者の使用条件も確認できます。網掛け部分はMOSFETとIGBTの両方を選択できる領域を示しており、「？」は現在のプロセスでは達成できないレベルを示しています。  
   
一般的に、MOSFETの利点は、高周波特性が優れており、数百kHzからMHzまでの周波数で動作できることです。欠点は、オン抵抗が大きく、高電圧・大電流の状況では消費電力が大きいことです。一方、IGBTは、オン抵抗が小さく耐電圧が高いため、低周波・高電力の状況で優れた性能を発揮します。  
MOSFETは、スイッチング電源、バラスト、高周波誘導加熱、高周波インバータ溶接機、通信電源などの高周波電源分野で使用されます。IGBTは主に、溶接機、インバータ、周波数変換器、電気めっき電解電源、超音波誘導加熱などの分野で使用されます。

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