В электронных схемах часто встречаются МОП-транзисторы и IGBT-транзисторы. Оба типа транзисторов могут использоваться в качестве переключающих элементов. Внешний вид и характеристики МОП-транзисторов и IGBT-транзисторов также относительно схожи. Так почему же в одних схемах используются МОП-транзисторы, а в других — IGBT-транзисторы?  
Давайте посмотрим на разницу между лампами MOS и IGBT!  
                 

Что такое МОП-трубка?

Существует два основных типа полевых транзисторов, а именно полевой транзистор с переходом (JFET) и полевой транзистор с изолированным затвором (MOS-трубка).  
МОП-транзистор обозначается как MOSFET, а его полное китайское название — полевой транзистор с металл-оксидным полупроводником. Поскольку затвор этого полевого транзистора изолирован изолирующим слоем, его также называют полевым транзистором с изолированным затвором.  
   
МОП-транзисторы можно разделить на четыре категории: N-канальные с обеднением и обогащением; P-канальные с обеднением и обогащением.  
    Типы MOSFET и символы схемы  
В некоторых MOSFET-транзисторах внутри находится диод, который может быть встроенным диодом, паразитным диодом или диодом свободного хода.  
  Есть два объяснения роли паразитных диодов:  

• Паразитный диод полевого транзистора используется для предотвращения перегорания транзистора при возникновении перенапряжения VDD, поскольку до того, как перенапряжение нанесет ущерб транзистору, диод сначала пробивается в обратном направлении и направляет большой ток на землю, тем самым предотвращая перегорание транзистора.
• Это предотвращает перегорание МОП-транзистора при обратном подключении истока и стока. Также это может обеспечить путь для обратного наведенного напряжения, когда в цепи присутствует обратное наведенное напряжение, предотвращая пробой МОП-транзистора из-за этого напряжения.

MOSFET обладает такими характеристиками, как высокое входное сопротивление, высокая скорость переключения, хорошая термическая стабильность, управление током напряжением и т.д. В схемах он может использоваться в качестве усилителя, электронного переключателя и т.д.  
                 

Что такое IGBT?

IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) — это составной полупроводниковый прибор, включающий транзистор и МОП-транзистор.    
IGBT, как новый тип электронных полупроводниковых устройств, обладает такими характеристиками, как высокое входное сопротивление, низкое энергопотребление при управлении напряжением, простая схема управления, высокое сопротивление напряжению и большая токовая устойчивость, и широко используется в различных электронных схемах.  
   
Обозначения IGBT-транзисторов до сих пор не унифицированы. При построении принципиальной схемы обычно заимствуются обозначения триода и МОП-транзистора. В этом случае определить, IGBT это или МОП-транзистор, можно по модели, указанной на принципиальной схеме.  
Одновременно следует обратить внимание на наличие встроенного диода в IGBT. Если он не обозначен на изображении, это не означает, что его нет. Если в официальных данных не указано иное, этот диод присутствует.  
   
Встроенный диод в IGBT не является паразитным, а специально предназначен для защиты от нестабильного обратного напряжения IGBT. Его также называют диодом свободного хода (FWD).  
Определить наличие встроенного диода внутри IGBT несложно. Можно использовать мультиметр для измерения сопротивления на полюсах C и E IGBT. Если IGBT исправен, а значения сопротивления на полюсах C и E бесконечны, это означает, что в IGBT отсутствует встроенный диод.  
IGBT-транзисторы отлично подходят для применения в таких областях, как двигатели переменного тока, частотные преобразователи, импульсные источники питания, осветительные цепи, тяговые приводы и т. д.  
                 

Структурные характеристики МОП-транзисторов и IGBT-транзисторов

Внутреннее устройство МОП-транзистора и IGBT-транзистора показано на рисунке ниже.  
   
IGBT-транзистор создается путем добавления дополнительного слоя к стоку MOSFET-транзистора.  
Идеальная эквивалентная схема IGBT показана на рисунке ниже. IGBT фактически представляет собой комбинацию MOSFET и транзистора. MOSFET имеет недостаток в виде высокого сопротивления в открытом состоянии, но IGBT преодолевает этот недостаток. IGBT по-прежнему имеет низкое сопротивление в открытом состоянии при высоком напряжении.    
Кроме того, для IGBT и MOSFET с аналогичной мощностью скорость IGBT может быть ниже, чем у MOSFET, поскольку у IGBT есть время затухания в выключенном состоянии. Из-за длительного времени затухания в выключенном состоянии у IGBT также увеличивается мертвое время, что повлияет на частоту переключения.  
                 

Выберите МОП-транзистор или IGBT.

В схемах инженеры часто сталкиваются с вопросом о том, следует ли использовать МОП-транзисторы или IGBT-транзисторы в качестве силовых переключающих элементов. Если учесть такие факторы, как напряжение, ток и коммутируемая мощность системы, можно выделить следующие моменты:
 

Условия использования обоих типов транзисторов также можно увидеть на рисунке ниже. Заштрихованная область указывает на возможность выбора как MOSFET, так и IGBT, а знак вопроса "?" обозначает уровень, недостижимый в рамках текущего технологического процесса.  
   
В целом, преимуществом MOSFET является наличие хороших высокочастотных характеристик и возможность работы на частотах от нескольких сотен кГц до МГц. Недостатком является большое сопротивление в открытом состоянии и высокое энергопотребление в условиях высокого напряжения и тока. IGBT, с другой стороны, хорошо работает на низких частотах и ​​при высокой мощности, обладая малым сопротивлением в открытом состоянии и высоким выдерживаемым напряжением.  
MOSFET используется в импульсных источниках питания, балластах, высокочастотных индукционных нагревателях, высокочастотных инверторных сварочных аппаратах, источниках питания для коммуникационных систем и других областях высокочастотного электропитания; IGBT в основном используется в сварочных аппаратах, инверторах, преобразователях частоты, источниках питания для электролитических гальванических покрытий, ультразвуковых индукционных нагревателях и других областях.

Примечание: Данная статья перепечатана из «21ic Electronic Network», которая поддерживает защиту прав интеллектуальной собственности. При перепечатке, пожалуйста, указывайте первоисточник и автора. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации.