Trong các mạch điện tử, ống MOS và ống IGBT thường xuất hiện. Cả hai đều có thể được sử dụng làm phần tử chuyển mạch. Hình dạng và các thông số đặc trưng của ống MOS và ống IGBT cũng tương đối giống nhau. Vậy tại sao một số mạch sử dụng ống MOS và một số mạch khác lại sử dụng ống IGBT?  
Hãy xem sự khác biệt giữa ống MOS và ống IGBT!  
                 

Ống MOS là gì?

Có hai loại bóng bán dẫn hiệu ứng trường chính, đó là bóng bán dẫn hiệu ứng trường tiếp giáp (JFET) và bóng bán dẫn hiệu ứng trường cổng cách điện (ống MOS).  
Ống MOS là MOSFET, tên tiếng Trung đầy đủ là transistor hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại. Vì cực cổng của ống hiệu ứng trường này được cách ly bởi một lớp cách điện, nên nó còn được gọi là transistor hiệu ứng trường cổng cách điện.  
   
MOSFET có thể được chia thành bốn loại: loại N-channel suy giảm và loại tăng cường; loại P-channel suy giảm và loại tăng cường.  
    Các loại MOSFET và ký hiệu mạch  
Một số MOSFET có điốt bên trong, đó có thể là điốt thân, điốt ký sinh hoặc điốt tự do.  
  Có hai cách giải thích cho vai trò của điốt ký sinh:  

• Điốt ký sinh của MOSFET được sử dụng để ngăn ống MOS bị cháy khi xảy ra hiện tượng quá áp VDD, bởi vì trước khi quá áp gây hư hại cho ống MOS, điốt sẽ tự phân hủy ngược và dẫn một dòng điện lớn xuống đất, do đó ngăn ống MOS bị cháy.
• Nó giúp ngăn ngừa hiện tượng cháy ống MOS khi cực nguồn và cực thoát của ống MOS được đấu nối ngược chiều. Nó cũng có thể cung cấp đường dẫn cho điện áp cảm ứng ngược khi mạch có điện áp cảm ứng ngược để ngăn ngừa hiện tượng đánh thủng ống MOS do điện áp cảm ứng ngược gây ra.

MOSFET có các đặc điểm như trở kháng đầu vào cao, tốc độ chuyển mạch nhanh, độ ổn định nhiệt tốt, dòng điện điều khiển bằng điện áp, v.v. Trong mạch điện, nó có thể được sử dụng như một bộ khuếch đại, công tắc điện tử, v.v.  
                 

IGBT là gì?

IGBT (Transistor lưỡng cực cổng cách điện) là một thiết bị bán dẫn phức hợp bao gồm một transistor và một ống MOS.    
Là một loại thiết bị bán dẫn điện tử mới, IGBT có các đặc điểm như trở kháng đầu vào cao, công suất tiêu thụ khi điều khiển điện áp thấp, mạch điều khiển đơn giản, khả năng chịu điện áp cao và khả năng chịu dòng điện lớn, và đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều mạch điện tử khác nhau.  
   
Ký hiệu mạch của IGBT vẫn chưa được thống nhất. Khi vẽ sơ đồ mạch, người ta thường mượn ký hiệu của đèn điện tử ba cực (triode) và ống MOS. Lúc này, bạn có thể xác định đó là IGBT hay ống MOS dựa vào mô hình được đánh dấu trên sơ đồ mạch.  
Đồng thời, bạn cũng nên chú ý xem IGBT có điốt thân hay không. Nếu hình ảnh không ghi rõ, điều đó không có nghĩa là nó không tồn tại. Trừ khi dữ liệu chính thức ghi rõ khác, thì điốt này vẫn có.  
   
Điốt thân bên trong IGBT không phải là điốt ký sinh, mà được thiết kế đặc biệt để bảo vệ điện áp chịu ngược dễ bị tổn thương của IGBT. Nó còn được gọi là FWD (điốt tự do).  
Việc xác định xem bên trong IGBT có điốt thân hay không không khó. Bạn có thể dùng đồng hồ vạn năng để đo điện trở ở cực C và E của IGBT. Nếu IGBT hoạt động tốt và giá trị điện trở đo được ở cực C và E là vô cực, điều đó có nghĩa là IGBT không có điốt thân.  
IGBT rất phù hợp cho các ứng dụng trong các lĩnh vực như động cơ điện xoay chiều, bộ biến tần, nguồn chuyển mạch, mạch chiếu sáng, hệ thống truyền động kéo, v.v.  
                 

Structural characteristics of MOS tubes and IGBTs

Cấu trúc bên trong của ống MOS và ống IGBT được thể hiện trong hình dưới đây.  
   
IGBT được cấu tạo bằng cách thêm một lớp bổ sung vào cực thoát của MOSFET.  
Mạch tương đương lý tưởng của IGBT được thể hiện trong hình dưới đây. IGBT thực chất là sự kết hợp giữa MOSFET và transistor. MOSFET có nhược điểm là điện trở bật cao, nhưng IGBT khắc phục được nhược điểm này. IGBT vẫn có điện trở bật thấp ở điện áp cao.    
Ngoài ra, đối với IGBT và MOSFET có công suất tương đương, tốc độ của IGBT có thể chậm hơn MOSFET vì IGBT có thời gian tắt kéo dài. Do thời gian tắt kéo dài của IGBT, thời gian chết cũng kéo dài, điều này sẽ ảnh hưởng đến tần số chuyển mạch.  
                 

Chọn ống MOS hoặc IGBT

Trong một mạch điện, việc sử dụng bóng MOS hay bóng IGBT làm bóng chuyển mạch công suất là một câu hỏi mà các kỹ sư thường gặp phải. Nếu xét đến các yếu tố như điện áp, dòng điện và công suất chuyển mạch của hệ thống, có thể tóm tắt các điểm sau:
 

Bạn cũng có thể xem các điều kiện sử dụng cả hai từ hình bên dưới. Vùng được tô bóng cho biết cả MOSFET và IGBT đều có thể được chọn, và dấu "?" biểu thị mức độ mà quy trình hiện tại không thể đạt được.  
   
Generally speaking, the advantage of MOSFET is that it has good high-frequency characteristics and can operate at a frequency of several hundred kHz and up to MHz. The disadvantage is that it has a large on-resistance and consumes a lot of power in high-voltage and high-current situations. IGBT, on the other hand, performs well in low-frequency and high-power situations, with a small on-resistance and high withstand voltage.  
MOSFET được sử dụng trong nguồn điện chuyển mạch, chấn lưu, gia nhiệt cảm ứng tần số cao, máy hàn biến tần tần số cao, nguồn điện thông tin liên lạc và các lĩnh vực cung cấp điện tần số cao khác; IGBT chủ yếu được sử dụng trong máy hàn, biến tần, bộ chuyển đổi tần số, nguồn điện mạ điện phân, gia nhiệt cảm ứng siêu âm và các lĩnh vực khác.

Lưu ý: Bài viết này được đăng lại từ "Mạng điện tử 21ic", đơn vị ủng hộ việc bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn và tác giả khi đăng lại. Nếu phát hiện vi phạm bản quyền, vui lòng liên hệ với chúng tôi để gỡ bỏ.