تفاوت بین IGBT و ماسفت

تفاوت بین IGBT و ماسفت

مقایسه بین ترانزیستورهای مدار

در بررسی تفاوت igbt و ماسفت باید ابتدا تعریف درستی از این تجهیزات نیمه هادی داشت. سه نوع اصلی ترانزیستور وجود دارد، شامل: ترازیستور دو قطبی bipolar transistors  ، ماسفت MOSFET، آی جی بی تی IGBT می‌باشد. در جدول زیر به طور خلاصه عملکرد و ویژگی‌های هر سه ترانزیستور مورد بررسی قرار می‌گیرد. ترانزیستورهای دوقطبی به دلیل نیاز به مدارات درایو و مدارهای حفاظتی سرعت سوئیچینگ آهسته، بسیار کمتر در کاربردهای الکترونیک قدرت و سوئیچینگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در عوض، ماسفت و IGBT با توجه به نیاز و نوع کاربرد متفاوت در صنعت انتخاب می‌شوند. نمودار زیر ویژگی ولتاژ برای یک IGBT با جریان 30 آمپر و ماسفت MOSFET سوپر جانکشن با جریان 31 آمپر نشان می‌دهد.

مقایسه نموداری ماسفت و IGBT

همانطور که از نمودار مشخص است، در منطقه جریان-کم، ماسفت ولتاژ وضعیت_روشن پایین‌تری نسبت به IGBT نشان می‌دهد. با این حال، در منطقه جریان-بالا، IGBT ولتاژ وضعیت_روشن پایین‌تری نسبت به ماسفت ه ویژه در دمای بالا نشان می‌دهد. آی جی بی تی‌ها IGBT معمولا در فرکانس سوئیچینگ کمتر از 20KHz استفاده می‌شود زیرا تلفات سوئیچینگ بیشتری نسبت به ماسفت MOSFET های تک قطبی نشان می‌دهد.

 

مقایسه عملکرد انواع مختلف ترانزیستور

IGBT که مخفف کلمه ترانزیستور دو قطبی گیت عایق و MOSFET که مخفف ترانزیستور اثر میدان نیمه هادی اکسید فلز می‌باشد، هر دو ترانزیستور جز دستگاه‌های کنترل ولتاژ هستند.

نوع	ترانزیستور دو قطبی	ماسفت	آی‌جی‌بی‌تی
گیت درایو	درایو جریان (امپدانس  ورودی کم)	(امپدانس ورودی بالا) درایو ولتاژ	درایو ولتاژ (امپدانس ورودی بالا)
مدار درایو گیت	پیچیده برای کاربردهای سوئیچینگ	نسبتا ساده	نسبتا ساده
مشخصات ولتاژ وضعیت روشن	VCE₍sat₎ کم	مقاومت در جریان تخلیه بدون ولتاژ داخلی	VCE₍sat₎ کم با ولتاژ داخلی
زمان سوئیچینگ	آهسته (اثر انباشتگی حامل)	سرعت بسیار بالا (دستگاه تک قطبی)	سرعت بالا (سرعت بالاتر از ترانزیستور دوقطبی و کمتر از ماسفت)
دیود پارازیتی Parasitic	ندارد	دارد	فقط در RC-IGBT

IGBT آی جی بی تی چیست؟

طبق تحقیقات انجام شده، آی جی بی تی یک دستگاه نیمه‌هادی با سه ترمینال که مهمترین کاربرد آن در مدارات الکترونیکی جهت سوئیچینگ و تقویت سیگنال است. سه پایه IGBT شامل امیتر (E) ، کلکتور (C) و دروازه (G) است.

سیگنال کنترل به پایه گیت آی جی بی تی اعمال می‌شود. آی جی بی تی ترکیبی از ویژگی های ترانزیستورهای دوقطبی BJT و ماسفت MOSFET ها‌ هستند.

ترانزیستورهای دوقطبی گیت عایق IGBT به دو دسته زیر تقسیم بندی می‌شوند:

• • Punch through IGBT (آی جی بی تی نامتقارن هم نامیده می‌شود)
  • Non Punch through IGBT (آی‌جی‌بی‌تی متقارن هم نامیده می‌شود)

ماسفت MOSFET چیست؟

از طرفی می‌توان گفت ماسفت MOSFET یک دستگاه سوئیچینگ نیمه هادی با چهار ترمینال است که مهمترین کاربرد آن سوئیچینگ و تقویت سیگنال در مدارات الکترونیکی و الکتریکی صنعتی است. چهار پایه ماسفت شامل: منبع (source) ، تخلیه (drain)، گیت (Gate) و بدنه (substrate) می‌باشد. گاهی اوقات، ترمینال بدنه ماسفت، به ترمینال منبع اتصال می‌یابد و آن را به یک دستگاه سه ترمینال تبدیل می‌کند.

بر اساس ساختار و اصل عملکرد،  ماسفت‌ها به چهار دسته زیر تقسیم می‌شوند:

• • ماسفت تقویت کننده کانال N
  • MOSFET ماسفت تقویت کننده کانال P
  • ماسفت تخلیه کانال N
  • MOSFET ماسفت تخلیه کانال P

• تفاوت بین IGBT و ماسفت MOSFET

  • igbt آی جی بی تی دارای اتصال PN در ساختار و ماسفت دارای اتصال PN نمی‌باشد.
  • از جمله تفاوت igbt و ماسفت این است که آی جی بی تی توانایی عبور ولتاژ بالا و توان بالا را دارد در حالیکه ماسفت توانایی عبور ولتاژ و توان متوسط را دارد.
  • آی جی بی تی IGBT تنها برای فرکانس‌های پایین در حد چند کیلوهرتز در حالیکه ماسفت برای کاربردهای فرکانس بالا مناسب است.
  • هنگام عبور جریان، هر دو ترانزیستور افت ولتاژ مستقیم ایجاد می‌کنند اما میزان افت ولتاژ در ماسفت بیش از igbt می‌باشد.
  • برای IGBT زمان خاموشی بیش از ماسفت است.
  • سرعت سوئیچینگ IGBT تقریبا کم است، سرعت سوئیچینگ ماسفت تقریبا بالا است.
  • آی جی بی تی توانایی عبور هر ولتاژ و جریان گذرا را دارد، در حالیکه عملکرد ماسفت در صورت وقوع جریان و ولتاژ ناپایدار ممکن است مختل شود.
  • برای IGBT ولتاژ اشباع کم درحالیکه برای ماسفت MOSFET ولتاژ اشباع زیاد است.
  • هزینه خرید یک IGBT معمولا گرانتر از هزینه خرید یک ماسفت MOSFET است.
  • آی جی بی تی IGBT به طور موثر در کاربردهای توان بالا ac مانند مدارات اینورتر کاربرد دارد، اما ماسفت در کاربردهای توان پایین DC مانند منبع تغذیه‌ها کاربرد دارد.

خرید ماسفت و خرید IGBT

فروشگاه راد الکتریک بین الملل نماینده ماسفت IXYS و ارایه دهنده انواع igbt سمیکرون، igbt آی ایکس وای اس، امکان خرید ماسفت MOSFET و خرید آی جی بی تی را برای تمام مشتریان فراهم می‌نماید. انواع آی جی بی تی سینگل، igbt دوبل، igbt شش تایی ,igbt هفت تایی با برترین کیفیت و انواع ماژول ماسفت آی ایکس وای اس نیز با قیمت مناسب ارایه می‌گردد.

مترجم:  مهسا نادری