Elektronik devrelerde MOS ve IGBT tüpleri sıklıkla kullanılır. Her ikisi de anahtarlama elemanı olarak kullanılabilir. MOS ve IGBT tüplerinin görünümü ve karakteristik parametreleri de nispeten benzerdir. Peki neden bazı devrelerde MOS tüpleri, bazı devrelerde ise IGBT tüpleri kullanılır?  
MOS tüpleri ile IGBT tüpleri arasındaki farka bir göz atalım!  
                 

MOS tüpü nedir?

Alan etkili transistörlerin iki ana türü vardır; bağlantı alanı etkili transistör (JFET) ve yalıtımlı geçit alan etkili transistör (MOS tüpü).  
MOS tüpü, MOSFET olarak da bilinir ve Çince tam adı metal-oksit yarı iletken alan etkili transistördür. Bu alan etkili tüpün kapısı yalıtım katmanı ile izole edildiğinden, yalıtımlı kapı alan etkili transistör olarak da adlandırılır.  
   
MOSFET'ler dört kategoriye ayrılabilir: N-kanallı tükenme tipi ve geliştirme tipi; P-kanallı tükenme tipi ve geliştirme tipi.  
    MOSFET türleri ve devre sembolleri  
Bazı MOSFET'lerin içinde, gövde diyotu, parazitik diyot veya serbest çalışma diyotu olarak adlandırılan bir diyot bulunur.  
  Parazit diyotların rolüne ilişkin iki açıklama vardır:  

• MOSFET'in parazitik diyotu, VDD aşırı gerilimi oluştuğunda MOS transistörünün yanmasını önlemek için kullanılır; çünkü aşırı gerilim MOS transistörüne zarar vermeden önce, diyot önce ters yönde bozulur ve büyük bir akımı toprağa yönlendirir, böylece MOS transistörünün yanmasını engeller.
• Bu, MOS transistörünün kaynak ve drenaj uçları ters bağlandığında MOS transistörünün yanmasını önler. Ayrıca, devrede ters indüklenen gerilim olduğunda, ters indüklenen gerilimin MOS transistöründe arızaya neden olmasını önlemek için bir yol sağlayabilir.

MOSFET, yüksek giriş empedansı, hızlı anahtarlama hızı, iyi termal kararlılık, voltaj kontrollü akım gibi özelliklere sahiptir. Devrelerde amplifikatör, elektronik anahtar vb. olarak kullanılabilir.  
                 

IGBT nedir?

IGBT (Yalıtımlı Kapılı Bipolar Transistör), bir transistör ve bir MOS tüpünden oluşan bileşik bir yarı iletken cihazdır.    
Yeni bir elektronik yarı iletken cihaz türü olan IGBT, yüksek giriş empedansı, düşük voltaj kontrolü güç tüketimi, basit kontrol devresi, yüksek voltaj direnci ve geniş akım toleransı gibi özelliklere sahip olup çeşitli elektronik devrelerde yaygın olarak kullanılmaktadır.  
   
IGBT'lerin devre sembolleri henüz birleştirilmemiştir. Şematik diyagram çizilirken, genellikle triyot ve MOS tüplerinin sembolleri ödünç alınır. Bu durumda, şematik diyagramda işaretlenen modelden IGBT mi yoksa MOS tüpü mü olduğunu anlayabilirsiniz.  
Aynı zamanda, IGBT'nin gövde diyotuna sahip olup olmadığına da dikkat etmelisiniz. Resimde işaretlenmemiş olması, olmadığı anlamına gelmez. Resmi verilerde aksi belirtilmedikçe, bu diyot mevcuttur.  
   
IGBT'nin içindeki gövde diyotu parazitik değildir, ancak IGBT'nin hassas ters dayanım gerilimini korumak için özel olarak tasarlanmıştır. Buna ayrıca FWD (serbest geçiş diyotu) da denir.  
IGBT'nin içinde bir gövde diyotu olup olmadığını belirlemek zor değildir. Bir multimetre kullanarak IGBT'nin C ve E kutuplarını ölçebilirsiniz. Eğer IGBT sağlam ise ve C ve E kutuplarında ölçülen direnç değerleri sonsuz ise, bu IGBT'nin gövde diyotu içermediği anlamına gelir.  
IGBT, AC motorlar, frekans dönüştürücüler, anahtarlamalı güç kaynakları, aydınlatma devreleri, çekiş tahrik sistemleri vb. alanlardaki uygulamalar için oldukça uygundur.  
                 

MOS tüplerinin ve IGBT'lerin yapısal özellikleri

Aşağıdaki şekilde MOS tüpünün ve IGBT tüpünün iç yapısı gösterilmektedir.  
   
Bir IGBT, bir MOSFET'in drenajına ek bir katman eklenerek oluşturulur.  
Aşağıdaki şekilde IGBT'nin ideal eşdeğer devresi gösterilmiştir. IGBT aslında MOSFET ve transistörün birleşimidir. MOSFET'in yüksek açık direnç dezavantajı vardır, ancak IGBT bu eksikliği giderir. IGBT, yüksek voltajda bile düşük açık dirence sahiptir.    
Ek olarak, benzer güç kapasitelerine sahip IGBT'ler ve MOSFET'ler için, IGBT'nin kapanma kuyruk süresi nedeniyle IGBT'nin hızı MOSFET'ten daha yavaş olabilir. IGBT'nin uzun kapanma kuyruk süresi nedeniyle, ölü zaman da uzar ve bu da anahtarlama frekansını etkiler.  
                 

MOS tüpü veya IGBT'yi seçin.

Bir devrede, güç anahtarlama tüpleri olarak MOS tüpleri mi yoksa IGBT tüpleri mi kullanılacağı, mühendislerin sıklıkla karşılaştığı bir sorudur. Sistemin voltajı, akımı ve anahtarlama gücü gibi faktörler dikkate alındığında, aşağıdaki noktalar özetlenebilir:
 

Aşağıdaki şekilden her ikisinin de kullanım koşullarını da görebilirsiniz. Gölgeli alan hem MOSFET hem de IGBT'nin seçilebileceğini, "?" ise mevcut işlemle elde edilemeyen bir seviyeyi gösterir.  
   
Genel olarak, MOSFET'in avantajı, iyi yüksek frekans özelliklerine sahip olması ve birkaç yüz kHz'den MHz'e kadar frekansta çalışabilmesidir. Dezavantajı ise yüksek açık direncine sahip olması ve yüksek voltaj ve yüksek akım durumlarında çok fazla güç tüketmesidir. Öte yandan IGBT, düşük frekans ve yüksek güç durumlarında, düşük açık direnci ve yüksek dayanım voltajı ile iyi performans gösterir.  
MOSFET'ler anahtarlamalı güç kaynaklarında, balastlarda, yüksek frekanslı indüksiyonlu ısıtma sistemlerinde, yüksek frekanslı inverter kaynak makinelerinde, iletişim güç kaynaklarında ve diğer yüksek frekanslı güç kaynağı alanlarında kullanılır; IGBT'ler ise ağırlıklı olarak kaynak makinelerinde, inverterlerde, frekans dönüştürücülerde, elektrokaplama elektrolitik güç kaynaklarında, ultrasonik indüksiyonlu ısıtma sistemlerinde ve diğer alanlarda kullanılır.

Not: Bu makale, fikri mülkiyet haklarının korunmasını destekleyen "21ic Electronic Network"ten yeniden yayınlanmıştır. Yeniden yayınlarken lütfen orijinal kaynağı ve yazarı belirtin. Herhangi bir telif hakkı ihlali durumunda, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin.