In elektronische schakelingen komen MOS-buizen en IGBT-buizen vaak voor. Beide kunnen als schakelelementen worden gebruikt. Het uiterlijk en de karakteristieke parameters van MOS-buizen en IGBT-buizen zijn ook relatief vergelijkbaar. Waarom gebruiken sommige schakelingen dan MOS-buizen en andere IGBT-buizen?  
Laten we eens kijken naar het verschil tussen MOS-buizen en IGBT-buizen!  
                 

Wat is een MOS-buis?

Er zijn twee hoofdtypen veldeffecttransistors, namelijk junctie-veldeffecttransistor (JFET) en veldeffecttransistor met geïsoleerde poort (MOS-buis).  
Een MOS-buis is een MOSFET, en de volledige Chinese naam is metaaloxide-halfgeleider veldeffecttransistor. Omdat de gate van deze veldeffecttransistor is geïsoleerd door een isolerende laag, wordt het ook wel een geïsoleerde gate-veldeffecttransistor genoemd.  
   
MOSFET's kunnen worden onderverdeeld in vier categorieën: N-kanaals depletietype en versterkingstype; P-kanaals depletietype en versterkingstype.  
    MOSFET-types en circuitsymbolen  
Sommige MOSFET's hebben een diode aan de binnenkant, dit kan een interne diode, een parasitaire diode of een vrijloopdiode zijn.  
  Er zijn twee verklaringen voor de rol van parasitaire diodes:  

• De parasitaire diode van de MOSFET wordt gebruikt om te voorkomen dat de MOS-buis doorbrandt bij een overspanning op VDD. Voordat de overspanning de MOS-buis beschadigt, slaat de diode namelijk eerst in omgekeerde richting door en leidt een grote stroom naar aarde, waardoor wordt voorkomen dat de MOS-buis doorbrandt.
• Het voorkomt dat de MOS-buis doorbrandt wanneer de source en drain van de MOS-buis omgekeerd zijn aangesloten. Het kan ook een pad bieden voor de omgekeerd geïnduceerde spanning wanneer het circuit een omgekeerd geïnduceerde spanning heeft, om te voorkomen dat deze spanning de MOS-buis beschadigt.

MOSFET's kenmerken zich door een hoge ingangsimpedantie, snelle schakelsnelheid, goede thermische stabiliteit en regelstroom. In een circuit kunnen ze worden gebruikt als versterker, elektronische schakelaar, enzovoort.  
                 

Wat is IGBT?

Een IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is een samengesteld halfgeleiderapparaat dat bestaat uit een transistor en een MOS-buis.    
Als nieuw type elektronische halfgeleidercomponent heeft de IGBT de kenmerken van een hoge ingangsimpedantie, een laag stroomverbruik voor spanningsregeling, een eenvoudig aansturingscircuit, een hoge spanningsbestendigheid en een grote stroomtolerantie, en wordt daarom veelvuldig gebruikt in diverse elektronische schakelingen.  
   
De schakelsymbolen voor IGBT's zijn nog niet gestandaardiseerd. Bij het tekenen van een schema worden vaak de symbolen van een triode en een MOS-buis gebruikt. Op dat moment kun je aan de hand van het model op het schema bepalen of het om een ​​IGBT of een MOS-buis gaat.  
Tegelijkertijd moet u er ook op letten of de IGBT een interne diode heeft. Als deze niet op de afbeelding staat aangegeven, betekent dit niet dat hij er niet is. Tenzij de officiële gegevens specifiek anders vermelden, is deze diode aanwezig.  
   
De interne diode in de IGBT is niet parasitair, maar is speciaal ontworpen om de kwetsbare omgekeerde spanning van de IGBT te beschermen. Deze diode wordt ook wel FWD (freewheeling diode) genoemd.  
Het is niet moeilijk om te bepalen of er een interne diode in de IGBT zit. Je kunt een multimeter gebruiken om de C- en E-pool van de IGBT te meten. Als de IGBT goed is en de gemeten weerstandswaarden bij de C- en E-pool oneindig zijn, betekent dit dat de IGBT geen interne diode heeft.  
IGBT's zijn zeer geschikt voor toepassingen in onder andere wisselstroommotoren, frequentieomvormers, schakelende voedingen, verlichtingscircuits en tractieaandrijvingen.  
                 

Structurele kenmerken van MOS-buizen en IGBT's

De interne structuur van een MOS-buis en een IGBT-buis wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.  
   
Een IGBT wordt geconstrueerd door een extra laag toe te voegen aan de drain van een MOSFET.  
Het ideale equivalente circuit van een IGBT is weergegeven in de onderstaande afbeelding. Een IGBT is in feite een combinatie van een MOSFET en een transistor. Een MOSFET heeft als nadeel een hoge aanweerstand, maar een IGBT ondervangt dit probleem. Een IGBT behoudt een lage aanweerstand bij hoge spanningen.    
Daarnaast kan de schakelsnelheid van IGBT's en MOSFET's met vergelijkbare vermogenscapaciteiten lager zijn dan die van MOSFET's, omdat IGBT's een uitschakeltijd hebben. Door deze lange uitschakeltijd wordt ook de dode tijd van de IGBT verlengd, wat de schakelfrequentie beïnvloedt.  
                 

Kies een MOS-buis of een IGBT.

Bij het ontwerpen van een circuit is de keuze tussen MOS-buizen of IGBT-buizen als vermogensschakelbuizen een vraag die ingenieurs vaak tegenkomen. Rekening houdend met factoren zoals de spanning, stroom en schakelvermogen van het systeem, kunnen de volgende punten worden samengevat:
 

In de onderstaande afbeelding kunt u ook de voorwaarden voor het gebruik van beide zien. Het gearceerde gebied geeft aan dat zowel MOSFET als IGBT kunnen worden geselecteerd, en "?" geeft een niveau aan dat niet haalbaar is met het huidige proces.  
   
Over het algemeen is het voordeel van MOSFET's dat ze goede hoogfrequente eigenschappen hebben en kunnen werken op frequenties van enkele honderden kHz tot MHz. Het nadeel is dat ze een hoge aanweerstand hebben en veel vermogen verbruiken bij hoge spanningen en stromen. IGBT's daarentegen presteren goed bij lage frequenties en hoge vermogens, met een lage aanweerstand en een hoge doorslagspanning.  
MOSFET's worden gebruikt in schakelende voedingen, voorschakelapparaten, hoogfrequente inductieverwarmers, hoogfrequente inverterlasmachines, communicatievoedingen en andere hoogfrequente voedingstoepassingen; IGBT's worden voornamelijk gebruikt in lasmachines, inverters, frequentieomvormers, elektrolytische voedingen voor galvaniseren, ultrasone inductieverwarmers en andere toepassingen.

Let op: Dit artikel is overgenomen van "21ic Electronic Network", dat de bescherming van intellectuele-eigendomsrechten ondersteunt. Vermeld bij overname de oorspronkelijke bron en auteur. Neem bij inbreuk contact met ons op zodat we het artikel kunnen verwijderen.