전자 회로에는 MOS 튜브와 IGBT 튜브가 흔히 사용됩니다. 둘 다 스위칭 소자로 사용될 수 있으며, 외형과 특성 또한 비교적 유사합니다. 그렇다면 왜 어떤 회로에는 MOS 튜브를 사용하고, 어떤 회로에는 IGBT 튜브를 사용하는 것일까요?  
MOS 튜브와 IGBT 튜브의 차이점을 살펴보겠습니다!  
                 

MOS 튜브란 무엇인가요?

전계 효과 트랜지스터에는 접합 전계 효과 트랜지스터(JFET)와 절연 게이트 전계 효과 트랜지스터(MOS 튜브)의 두 가지 주요 유형이 있습니다.  
MOS 튜브는 MOSFET의 약자로, 정식 중국어 명칭은 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터입니다. 이 전계 효과 트랜지스터의 게이트가 절연층으로 분리되어 있기 때문에 절연 게이트 전계 효과 트랜지스터라고도 합니다.  
   
MOSFET는 크게 N채널 공핍형과 향상형, P채널 공핍형과 향상형의 네 가지 범주로 나눌 수 있다.  
    MOSFET 유형 및 회로 기호  
일부 MOSFET에는 내부에 다이오드가 있는데, 이는 바디 다이오드, 기생 다이오드 또는 프리휠링 다이오드일 수 있습니다.  
  기생 다이오드의 역할에 대한 두 가지 설명이 있습니다.  

• MOSFET의 기생 다이오드는 VDD 과전압 발생 시 MOSFET이 소손되는 것을 방지하는 역할을 합니다. 과전압으로 인해 MOSFET이 손상되기 전에 다이오드가 먼저 역방향 항복을 일으켜 큰 전류를 접지로 흘려보내 MOSFET의 소손을 막아줍니다.
• 이는 MOS 튜브의 소스와 드레인이 반대로 연결되었을 때 튜브가 타는 것을 방지합니다. 또한 회로에 역유도 전압이 발생했을 때 역유도 전압이 빠져나갈 경로를 제공하여 역유도 전압으로 인한 MOS 튜브의 항복을 방지합니다.

MOSFET은 높은 입력 임피던스, 빠른 스위칭 속도, 우수한 열 안정성, 전압 제어 전류 등의 특성을 가지고 있어 회로에서 증폭기, 전자 스위치 등으로 사용될 수 있습니다.  
                 

IGBT란 무엇인가요?

IGBT(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터)는 트랜지스터와 MOS 튜브로 구성된 화합물 반도체 소자입니다.    
IGBT는 새로운 유형의 전자 반도체 소자로서 높은 입력 임피던스, 낮은 전압 제어 전력 소비, 간단한 제어 회로, 높은 전압 저항 및 큰 전류 허용 오차 등의 특징을 가지고 있어 다양한 전자 회로에 널리 사용되고 있습니다.  
   
IGBT의 회로 기호는 아직 통일되지 않았습니다. 회로도를 그릴 때 일반적으로 3극관과 MOS관의 기호를 빌려 사용합니다. 이때 회로도에 표시된 모델을 통해 IGBT인지 MOS관인지 판단할 수 있습니다.  
동시에 IGBT에 바디 다이오드가 있는지 여부도 확인해야 합니다. 그림에 표시가 없다고 해서 없는 것은 아닙니다. 공식 자료에 달리 명시되어 있지 않는 한, 이 다이오드는 존재합니다.  
   
IGBT 내부에 있는 바디 다이오드는 기생 소자가 아니라, IGBT의 취약한 역방향 내전압을 보호하기 위해 특별히 설치된 소자입니다. 이를 FWD(프리휠링 다이오드)라고도 합니다.  
IGBT 내부에 바디 다이오드가 있는지 여부를 확인하는 것은 어렵지 않습니다. 멀티미터를 사용하여 IGBT의 C극과 E극의 저항값을 측정하면 됩니다. IGBT가 정상이고 C극과 E극에서 측정한 저항값이 무한대이면, IGBT에 바디 다이오드가 없다는 것을 의미합니다.  
IGBT는 AC 모터, 주파수 변환기, 스위칭 전원 공급 장치, 조명 회로, 견인 구동 장치 등과 같은 분야의 응용 분야에 매우 적합합니다.  
                 

MOS 튜브와 IGBT의 구조적 특성

MOS관과 IGBT관의 내부 구조는 아래 그림과 같습니다.  
   
An IGBT is constructed by adding an additional layer to the drain of a MOSFET.  
아래 그림은 IGBT의 이상적인 등가 회로를 보여줍니다. IGBT는 실제로 MOSFET과 트랜지스터의 조합입니다. MOSFET은 온 저항이 높다는 단점이 있지만, IGBT는 이러한 단점을 극복합니다. IGBT는 고전압에서도 낮은 온 저항을 유지합니다.    
또한, 유사한 전력 용량을 가진 IGBT와 MOSFET의 경우, IGBT는 턴오프 테일 타임이 존재하기 때문에 MOSFET보다 속도가 느릴 수 있습니다. IGBT의 긴 턴오프 테일 타임으로 인해 데드 타임 또한 길어지고, 이는 스위칭 주파수에 영향을 미칩니다.  
                 

MOS 튜브 또는 IGBT 중에서 선택하세요.

회로에서 전력 스위칭 소자로 MOS관을 사용할지 IGBT관을 사용할지는 엔지니어들이 자주 접하는 문제입니다. 시스템의 전압, 전류, 스위칭 전력 등의 요소를 고려하면 다음과 같은 사항들을 요약할 수 있습니다.
 

아래 그림에서 MOSFET과 IGBT 모두 사용 가능한 조건을 확인할 수 있습니다. 음영 처리된 영역은 MOSFET과 IGBT 모두 선택 가능함을 나타내고, "?" 표시는 현재 공정으로는 구현할 수 없는 수준을 나타냅니다.  
   
일반적으로 MOSFET의 장점은 고주파 특성이 우수하여 수백 kHz에서 최대 MHz에 이르는 주파수에서 동작할 수 있다는 점입니다. 단점은 온 저항이 크고 고전압·고전류 환경에서 전력 소모가 크다는 것입니다. 반면 IGBT는 저주파 및 고전력 환경에서 우수한 성능을 보이며, 온 저항이 작고 내전압이 높습니다.  
MOSFET은 스위칭 전원 공급 장치, 안정기, 고주파 유도 가열, 고주파 인버터 용접기, 통신 전원 공급 장치 및 기타 고주파 전원 공급 분야에 사용됩니다. IGBT는 주로 용접기, 인버터, 주파수 변환기, 전기 도금 전해 전원 공급 장치, 초음파 유도 가열 및 기타 분야에 사용됩니다.

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