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MOS 튜브와 IGBT의 차이점은 무엇입니까?
2022-03-17
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전자 회로에는 MOS 튜브와 IGBT 튜브가 자주 등장하며, 둘 다 스위칭 소자로 사용될 수 있습니다. MOS 튜브와 IGBT 튜브는 외관과 특성 파라미터가 유사합니다. 그렇다면 왜 어떤 회로에서는 MOS 튜브를 사용하고 다른 회로에서는 IGBT 튜브를 사용할까요?
MOS 튜브와 IGBT 튜브의 차이점을 살펴보겠습니다.
MOS 튜브 란 무엇입니까?
FET에는 접합형 FET(JFET)와 절연 게이트 FET(MOS)의 두 가지 주요 유형이 있습니다. MOS는 MOSFET의 약자로, 중국어로는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)라고 합니다. 이 전계 효과 트랜지스터의 게이트는 절연층으로 분리되어 있기 때문에 절연 게이트 전계 효과 트랜지스터라고도 합니다.
MOSFET은 N채널 공핍형과 증가형, P채널 공핍형과 증가형으로 나눌 수 있다.
MOSFET 전원 공급 장치
일부 MOSFET에는 바디 다이오드, 기생 다이오드 또는 프리휠링 다이오드라는 다이오드가 내장되어 있습니다.
기생 다이오드의 역할에 대한 두 가지 설명이 있습니다.
MOSFET은 높은 입력 임피던스, 빠른 스위칭 속도, 좋은 열 안정성, 전압 제어 전류 등의 특성을 가지고 있습니다. 회로에서 증폭기, 전자 스위치 등으로 사용할 수 있습니다.
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터는 트랜지스터와 MOS 트랜지스터로 구성된 복합 반도체 소자입니다.
IGBT는 새로운 유형의 전자 반도체 소자로서 높은 입력 임피던스, 전압 제어를 위한 낮은 전력 소모, 간단한 제어 회로, 높은 내전압, 높은 전류 허용 등의 특성을 가지고 있어 각종 전자 회로에 널리 사용되고 있습니다.
IGBT의 회로 기호는 아직 통일되지 않았습니다. 회로도를 그릴 때 일반적으로 3극관과 MOS관의 기호를 차용합니다.
이때 회로도에 표시된 모델명으로 IGBT인지 MOS 튜브인지 판단할 수 있습니다. 또한, IGBT에 바디 다이오드가 있는지도 확인해야 합니다. 그림에 표시되어 있지 않다고 해서 없는 것은 아닙니다. 공식 자료에 특별한 지침이 없는 한, 이 다이오드는 존재합니다.
IGBT의 내부 바디 다이오드는 기생적이지 않고 IGBT의 취약한 역방향 내전압을 보호하기 위해 특별히 설정되었으며 FWD(Free-wheeling Diode)라고도 합니다.
IGBT 내부에 바디 다이오드가 있는지 판단하는 것은 어렵지 않습니다. IGBT의 C극과 E극은 멀티미터로 측정할 수 있습니다. IGBT가 양호하고 측정된 C극과 E극의 저항값이 무한대이면 IGBT에 바디 다이오드가 없음을 의미합니다. IGBT는 AC 모터, 주파수 변환기, 스위칭 전원 공급 장치, 조명 회로, 트랙션 드라이브 등과 같은 분야에 매우 적합합니다.
MOS관과 IGBT관의 내부구조는 다음 그림과 같다.
IGBT는 MOSFET의 드레인에 층을 추가하여 형성됩니다. IGBT의 이상적인 등가 회로는 다음 그림과 같습니다.
IGBT는 실제로 MOSFET과 트랜지스터 트라이오드(triode)의 조합입니다. MOSFET은 높은 온 저항이라는 단점이 있지만, IGBT는 이러한 단점을 극복하고 고전압에서도 낮은 온 저항을 유지합니다.
또한, 비슷한 전력 용량을 가진 IGBT와 MOSFET의 속도는 MOSFET보다 느릴 수 있는데, 이는 IGBT의 턴오프 테일링 시간이 존재하고, IGBT의 턴오프 테일링 시간이 길어져 데드타임이 길어져 스위칭 주파수에 영향을 미치기 때문이다.
회로에서 전력 스위치 튜브로 MOS 튜브를 사용할지, IGBT 튜브를 사용할지는 엔지니어들이 자주 마주치는 문제입니다. 시스템의 전압, 전류, 스위칭 전력과 같은 요소들을 고려하면 다음과 같은 사항들을 요약할 수 있습니다.
다음 그림에서도 두 조건 모두 사용되었음을 알 수 있습니다. 음영 처리된 영역은 MOSFET과 IGBT를 모두 선택할 수 있음을 나타내며, "?"는 현재 공정이 도달할 수 없는 수준을 나타냅니다.
일반적으로 MOSFET은 수백 kHz에서 최대 MHz까지의 주파수에서 동작할 수 있는 우수한 고주파 특성이라는 장점이 있지만, 고전압 및 고전류 환경에서는 높은 온 저항과 높은 전력 소모라는 단점이 있습니다. 반면, IGBT는 낮은 주파수 및 고전력에서 우수한 성능을 보이며, 낮은 온 저항과 높은 내전압을 제공합니다.
MOS 튜브와 IGBT 튜브의 차이점을 살펴보겠습니다.
MOS 튜브 란 무엇입니까?
FET에는 접합형 FET(JFET)와 절연 게이트 FET(MOS)의 두 가지 주요 유형이 있습니다. MOS는 MOSFET의 약자로, 중국어로는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)라고 합니다. 이 전계 효과 트랜지스터의 게이트는 절연층으로 분리되어 있기 때문에 절연 게이트 전계 효과 트랜지스터라고도 합니다.
MOSFET은 N채널 공핍형과 증가형, P채널 공핍형과 증가형으로 나눌 수 있다.
MOSFET 전원 공급 장치 일부 MOSFET에는 바디 다이오드, 기생 다이오드 또는 프리휠링 다이오드라는 다이오드가 내장되어 있습니다.
기생 다이오드의 역할에 대한 두 가지 설명이 있습니다.
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MOSFET의 기생 다이오드는 VDD가 과전압일 때 MOS관이 타버리는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 과전압으로 인해 MOS관이 손상되기 전에 다이오드가 먼저 역방향으로 항복하고 큰 전류가 직접 접지로 흐르기 때문에 MOS관이 타버리는 것을 방지하기 때문입니다.
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MOS 튜브의 소스와 드레인이 역방향으로 연결될 때 MOS 튜브가 타는 것을 방지할 수 있으며, 회로에 역 유도 전압이 있을 때 역 유도 전압에 대한 경로를 제공하여 역 유도 전압이 발생하는 것을 방지할 수 있습니다. MOS 튜브를 뚫고 나옵니다.
MOSFET은 높은 입력 임피던스, 빠른 스위칭 속도, 좋은 열 안정성, 전압 제어 전류 등의 특성을 가지고 있습니다. 회로에서 증폭기, 전자 스위치 등으로 사용할 수 있습니다.
IGBT는 무엇입니까?
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터는 트랜지스터와 MOS 트랜지스터로 구성된 복합 반도체 소자입니다.
IGBT는 새로운 유형의 전자 반도체 소자로서 높은 입력 임피던스, 전압 제어를 위한 낮은 전력 소모, 간단한 제어 회로, 높은 내전압, 높은 전류 허용 등의 특성을 가지고 있어 각종 전자 회로에 널리 사용되고 있습니다.
IGBT의 회로 기호는 아직 통일되지 않았습니다. 회로도를 그릴 때 일반적으로 3극관과 MOS관의 기호를 차용합니다.
이때 회로도에 표시된 모델명으로 IGBT인지 MOS 튜브인지 판단할 수 있습니다. 또한, IGBT에 바디 다이오드가 있는지도 확인해야 합니다. 그림에 표시되어 있지 않다고 해서 없는 것은 아닙니다. 공식 자료에 특별한 지침이 없는 한, 이 다이오드는 존재합니다.
IGBT의 내부 바디 다이오드는 기생적이지 않고 IGBT의 취약한 역방향 내전압을 보호하기 위해 특별히 설정되었으며 FWD(Free-wheeling Diode)라고도 합니다.
IGBT 내부에 바디 다이오드가 있는지 판단하는 것은 어렵지 않습니다. IGBT의 C극과 E극은 멀티미터로 측정할 수 있습니다. IGBT가 양호하고 측정된 C극과 E극의 저항값이 무한대이면 IGBT에 바디 다이오드가 없음을 의미합니다. IGBT는 AC 모터, 주파수 변환기, 스위칭 전원 공급 장치, 조명 회로, 트랙션 드라이브 등과 같은 분야에 매우 적합합니다.
MOS 트랜지스터와 IGBT의 구조적 특성
MOS관과 IGBT관의 내부구조는 다음 그림과 같다.
IGBT는 MOSFET의 드레인에 층을 추가하여 형성됩니다. IGBT의 이상적인 등가 회로는 다음 그림과 같습니다.
IGBT는 실제로 MOSFET과 트랜지스터 트라이오드(triode)의 조합입니다. MOSFET은 높은 온 저항이라는 단점이 있지만, IGBT는 이러한 단점을 극복하고 고전압에서도 낮은 온 저항을 유지합니다.
또한, 비슷한 전력 용량을 가진 IGBT와 MOSFET의 속도는 MOSFET보다 느릴 수 있는데, 이는 IGBT의 턴오프 테일링 시간이 존재하고, IGBT의 턴오프 테일링 시간이 길어져 데드타임이 길어져 스위칭 주파수에 영향을 미치기 때문이다.
MOS 튜브나 IGBT를 선택하세요.
회로에서 전력 스위치 튜브로 MOS 튜브를 사용할지, IGBT 튜브를 사용할지는 엔지니어들이 자주 마주치는 문제입니다. 시스템의 전압, 전류, 스위칭 전력과 같은 요소들을 고려하면 다음과 같은 사항들을 요약할 수 있습니다.
다음 그림에서도 두 조건 모두 사용되었음을 알 수 있습니다. 음영 처리된 영역은 MOSFET과 IGBT를 모두 선택할 수 있음을 나타내며, "?"는 현재 공정이 도달할 수 없는 수준을 나타냅니다.
일반적으로 MOSFET은 수백 kHz에서 최대 MHz까지의 주파수에서 동작할 수 있는 우수한 고주파 특성이라는 장점이 있지만, 고전압 및 고전류 환경에서는 높은 온 저항과 높은 전력 소모라는 단점이 있습니다. 반면, IGBT는 낮은 주파수 및 고전력에서 우수한 성능을 보이며, 낮은 온 저항과 높은 내전압을 제공합니다.
MOSFET은 스위칭 전원 공급 장치, 안정기, 고주파 유도 가열, 고주파 인버터 용접기, 통신 전원 공급 장치 및 기타 고주파 전원 공급 분야에 사용되고 IGBT는 용접기, 인버터, 주파수 변환기, 전기 도금 전해 전원 공급 장치, 초음파 유도 가열 및 기타 분야에 널리 사용됩니다.
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