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Qual é a diferença entre tubo MOS e IGBT?
2022-03-17
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Em circuitos eletrônicos, válvulas MOS e válvulas IGBT são frequentemente utilizadas, e ambas podem ser usadas como elementos de comutação. Válvulas MOS e válvulas IGBT são semelhantes em aparência e parâmetros característicos. Então, por que alguns circuitos usam válvulas MOS e outros usam válvulas IGBT?
Vamos dar uma olhada na diferença entre válvula MOS e válvula IGBT.
O que é tubo MOS?
Existem dois tipos principais de FET, FET de junção (JFET) e FET de porta isolada (MOS). MOS é MOSFET, cujo nome completo é transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico em chinês. Como a porta deste transistor de efeito de campo é isolada por uma camada isolante, ele também é chamado de transistor de efeito de campo de porta isolada.
O MOSFET pode ser dividido em tipo de esgotamento de canal N e tipo de aprimoramento; Tipo de esgotamento e tipo de aprimoramento da vala P.
MOSFET种类与电路符号
Alguns MOSFET possuem um diodo interno, que é um diodo de corpo, ou um diodo parasita ou um diodo de roda livre.
Existem duas explicações sobre o papel dos diodos parasitas:
O MOSFET possui características de alta impedância de entrada, velocidade de comutação rápida, boa estabilidade térmica, corrente de controle de tensão, etc.
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), transistor bipolar de porta isolada, é um dispositivo semicondutor composto por transistor e transistor MOS.
Como um novo tipo de dispositivo semicondutor eletrônico, o IGBT tem as características de alta impedância de entrada, baixo consumo de energia para controle de tensão, circuito de controle simples, alta resistência de tensão, alta tolerância de corrente e assim por diante, e é amplamente utilizado em vários circuitos eletrônicos.
Os símbolos dos circuitos IGBT não são unificados até o momento. Ao desenhar o diagrama esquemático, os símbolos do triodo e da válvula MOS são geralmente emprestados.
Neste momento, é possível determinar se se trata de um tubo IGBT ou MOS a partir do modelo marcado no diagrama esquemático. Ao mesmo tempo, preste atenção se o IGBT possui um diodo no corpo. Se não estiver marcado na figura, não significa que não tenha. A menos que os dados oficiais contenham instruções especiais, este diodo existe.
O diodo interno do corpo do IGBT não é parasita, mas especialmente configurado para proteger a frágil tensão de resistência reversa do IGBT, também conhecida como FWD (diodo de roda livre).
Não é difícil determinar se há um diodo de corpo dentro do IGBT. Os polos C e E do IGBT podem ser medidos com um multímetro. Se o IGBT estiver em boas condições e os valores de resistência dos polos C e E medidos forem infinitos, significa que o IGBT não possui diodo de corpo. O IGBT é muito adequado para aplicações em áreas como motores CA, conversores de frequência, fontes de alimentação chaveadas, circuitos de iluminação, acionamentos de tração, etc.
A estrutura interna do tubo MOS e do tubo IGBT é mostrada na figura a seguir.
O IGBT é formado pela adição de uma camada ao dreno do MOSFET. O circuito equivalente ideal do IGBT é mostrado na figura a seguir.
O IGBT é, na verdade, uma combinação de MOSFET e triodo transistorizado. O MOSFET tem a desvantagem de alta resistência de ativação, mas o IGBT supera essa deficiência, e ainda apresenta baixa resistência de ativação em alta tensão.
Além disso, a velocidade do IGBT e do MOSFET com capacidade de potência semelhante pode ser mais lenta do que a do MOSFET, porque há um tempo de cauda de desligamento do IGBT, e o tempo morto do IGBT será prolongado devido ao seu longo tempo de cauda de desligamento, afetando assim a frequência de comutação.
No circuito, a escolha de uma válvula MOS como válvula de comutação de potência ou uma válvula IGBT é um problema que os engenheiros frequentemente enfrentam. Se fatores como tensão, corrente e potência de comutação do sistema forem levados em consideração, os seguintes pontos podem ser resumidos:
Também é possível observar na figura a seguir que as condições para ambos são utilizadas. A área sombreada indica que tanto o MOSFET quanto o IGBT podem ser selecionados, "?" indica o nível que o processo atual não pode atingir.
Em termos gerais, o MOSFET apresenta as vantagens de boas características de alta frequência, podendo operar em frequências de várias centenas de kHz a até MHz, mas apresenta as desvantagens de alta resistência de ativação e alto consumo de energia em situações de alta tensão e alta corrente. No entanto, o IGBT apresenta excelente desempenho em baixa frequência e alta potência, com baixa resistência de ativação e alta tensão suportável.
Vamos dar uma olhada na diferença entre válvula MOS e válvula IGBT.
O que é tubo MOS?
Existem dois tipos principais de FET, FET de junção (JFET) e FET de porta isolada (MOS). MOS é MOSFET, cujo nome completo é transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico em chinês. Como a porta deste transistor de efeito de campo é isolada por uma camada isolante, ele também é chamado de transistor de efeito de campo de porta isolada.
O MOSFET pode ser dividido em tipo de esgotamento de canal N e tipo de aprimoramento; Tipo de esgotamento e tipo de aprimoramento da vala P.
MOSFET种类与电路符号 Alguns MOSFET possuem um diodo interno, que é um diodo de corpo, ou um diodo parasita ou um diodo de roda livre.
Existem duas explicações sobre o papel dos diodos parasitas:
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O diodo parasita do MOSFET é usado para evitar que o tubo MOS queime quando o VDD está sobretensão, porque antes que a sobretensão cause danos ao tubo MOS, o diodo primeiro quebra ao contrário e a grande corrente vai diretamente para no chão, evitando assim que o tubo MOS queime.
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Ele pode evitar que o tubo MOS queime quando a fonte e o dreno do tubo MOS estão conectados inversamente, e também pode fornecer um caminho para a tensão induzida reversa quando o circuito tem tensão induzida reversa, de modo a evitar que a tensão induzida reversa de rompendo o tubo MOS.
O MOSFET possui características de alta impedância de entrada, velocidade de comutação rápida, boa estabilidade térmica, corrente de controle de tensão, etc.
O que é IGBT?
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), transistor bipolar de porta isolada, é um dispositivo semicondutor composto por transistor e transistor MOS.
Como um novo tipo de dispositivo semicondutor eletrônico, o IGBT tem as características de alta impedância de entrada, baixo consumo de energia para controle de tensão, circuito de controle simples, alta resistência de tensão, alta tolerância de corrente e assim por diante, e é amplamente utilizado em vários circuitos eletrônicos.
Os símbolos dos circuitos IGBT não são unificados até o momento. Ao desenhar o diagrama esquemático, os símbolos do triodo e da válvula MOS são geralmente emprestados.
Neste momento, é possível determinar se se trata de um tubo IGBT ou MOS a partir do modelo marcado no diagrama esquemático. Ao mesmo tempo, preste atenção se o IGBT possui um diodo no corpo. Se não estiver marcado na figura, não significa que não tenha. A menos que os dados oficiais contenham instruções especiais, este diodo existe.
O diodo interno do corpo do IGBT não é parasita, mas especialmente configurado para proteger a frágil tensão de resistência reversa do IGBT, também conhecida como FWD (diodo de roda livre).
Não é difícil determinar se há um diodo de corpo dentro do IGBT. Os polos C e E do IGBT podem ser medidos com um multímetro. Se o IGBT estiver em boas condições e os valores de resistência dos polos C e E medidos forem infinitos, significa que o IGBT não possui diodo de corpo. O IGBT é muito adequado para aplicações em áreas como motores CA, conversores de frequência, fontes de alimentação chaveadas, circuitos de iluminação, acionamentos de tração, etc.
Características estruturais do transistor MOS e IGBT
A estrutura interna do tubo MOS e do tubo IGBT é mostrada na figura a seguir.
O IGBT é formado pela adição de uma camada ao dreno do MOSFET. O circuito equivalente ideal do IGBT é mostrado na figura a seguir.
O IGBT é, na verdade, uma combinação de MOSFET e triodo transistorizado. O MOSFET tem a desvantagem de alta resistência de ativação, mas o IGBT supera essa deficiência, e ainda apresenta baixa resistência de ativação em alta tensão.
Além disso, a velocidade do IGBT e do MOSFET com capacidade de potência semelhante pode ser mais lenta do que a do MOSFET, porque há um tempo de cauda de desligamento do IGBT, e o tempo morto do IGBT será prolongado devido ao seu longo tempo de cauda de desligamento, afetando assim a frequência de comutação.
Escolha tubo MOS ou IGBT.
No circuito, a escolha de uma válvula MOS como válvula de comutação de potência ou uma válvula IGBT é um problema que os engenheiros frequentemente enfrentam. Se fatores como tensão, corrente e potência de comutação do sistema forem levados em consideração, os seguintes pontos podem ser resumidos:
Também é possível observar na figura a seguir que as condições para ambos são utilizadas. A área sombreada indica que tanto o MOSFET quanto o IGBT podem ser selecionados, "?" indica o nível que o processo atual não pode atingir.
Em termos gerais, o MOSFET apresenta as vantagens de boas características de alta frequência, podendo operar em frequências de várias centenas de kHz a até MHz, mas apresenta as desvantagens de alta resistência de ativação e alto consumo de energia em situações de alta tensão e alta corrente. No entanto, o IGBT apresenta excelente desempenho em baixa frequência e alta potência, com baixa resistência de ativação e alta tensão suportável.
O MOSFET é usado em fontes de alimentação comutadas, reatores, aquecimento por indução de alta frequência, máquinas de solda inversoras de alta frequência, fontes de alimentação de comunicação e outros campos de fornecimento de energia de alta frequência; o IGBT é amplamente usado em máquinas de solda, inversores, conversores de frequência, fontes de alimentação eletrolíticas de galvanoplastia, aquecimento por indução ultrassônica e outros campos.
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