Principal diferença - IGBT vs. MOSFET

IGBT e MOSFET são dois tipos diferentes de transistores usados ​​na indústria eletrônica. De modo geral, os MOSFETs são mais adequados para aplicações de baixa tensão e comutação rápida, enquanto os IGBTS são mais adequados para alta tensão e aplicações de comutação lenta. o principal diferença entre IGBT e MOSFET é que o O IGBT tem uma junção p-n adicional em comparação com o MOSFET, dando a ele as propriedades do MOSFET e do BJT.

O que é um MOSFET

MOSFET significa Transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico. Um MOSFET consiste em três terminais: a (S), a ralo (D) e um portão (G). O fluxo de portadores de carga da fonte ao dreno pode ser controlado alterando a voltagem aplicada à porta. O diagrama mostra um esquema de um MOSFET:

A estrutura de um MOSFET

O B no diagrama é chamado de corpo; entretanto, geralmente, o corpo está conectado à fonte, de modo que no MOSFET real apenas três terminais aparecem.

No nMOSFETs, circundando a fonte e o dreno estão semicondutores do tipo n (veja acima). Para que o circuito seja completo, os elétrons devem fluir da fonte para o dreno. No entanto, as duas regiões do tipo n são separadas por uma região do tipo p substrato, que forma uma região de depleção com os materiais do tipo n e evita o fluxo de corrente. Se a porta recebe uma tensão positiva, ela atrai elétrons do substrato para si mesma, formando um canal: uma região do tipo n conectando as regiões do tipo n da fonte e do dreno. Os elétrons agora podem fluir por esta região e conduzir corrente.

No pMOSFETs, a operação é semelhante, mas a origem e o dreno estão em regiões do tipo p, com o substrato no tipo n. Os portadores de carga em pMOSFETs são buracos.

UMA poder MOSFET tem uma estrutura diferente. Pode consistir em várias células, cada célula com regiões MOSFET. A estrutura de uma célula em um MOSFET de potência é dada abaixo:

A estrutura de um MOSFET de poder

Aqui, os elétrons fluem da fonte para o dreno através do caminho mostrado abaixo. Ao longo do caminho, eles experimentam uma quantidade significativa de resistência à medida que fluem através da região mostrada como N^–.

Alguns MOSFETs de potência, mostrados junto com um palito de fósforo para comparação de tamanho.

O que é um IGBT

IGBT significa “Transistor bipolar de porta isolada“. Um IGBT tem uma estrutura bastante semelhante à de um MOSFET de potência. No entanto, o n-tipo N⁺ região da potência MOSFET é substituída aqui por um p-tipo P⁺ região:

A estrutura de um IGBT

Observe que os nomes dados aos três terminais são ligeiramente diferentes em comparação com os nomes dados ao MOSFET. A fonte se torna um emissor e o ralo se torna um colecionador. Os elétrons fluem através de um IGBT da mesma maneira que em um MOSFET de potência. No entanto, os buracos do P⁺ região difusa no N^– região, reduzindo a resistência experimentada pelos elétrons. Isso torna os IGBTs adequados para serem usados ​​com tensões muito mais altas.

Observe que agora existem duas junções p-n, e isso dá ao IGBT algumas propriedades de um transistor de junção bipolar (BJT). Ter a propriedade de transistor torna o tempo necessário para um IGBT desligar mais longo em comparação com um MOSFET de potência; no entanto, ainda é mais rápido do que o tempo gasto por um BJT.

Algumas décadas atrás, os BJTs eram o tipo de transistor mais usado. Hoje em dia, entretanto, os MOSFETS são o tipo mais comum de transistor. O uso de IGBTs para aplicações de alta tensão também é bastante comum.

Diferença entre IGBT e MOSFET

O número de junções p-n

MOSFETs tem uma junção p-n.

IGBTs tem duas junções p-n.

Tensão Máxima

Comparativamente, MOSFETs não pode lidar com tensões tão altas quanto aquelas controladas por um IGBT.

IGBTs têm a capacidade de lidar com tensões mais altas, uma vez que têm uma região p adicional.

Troca de tempos

Horários de troca para MOSFETs são comparativamente mais rápidos.

Horários de troca para IGBTs são comparativamente mais lentos.

Referências

MOOC SHARE. (2015, 6 de fevereiro). Lição eletrônica de potência: 022 MOSFETs de potência. Recuperado em 2 de setembro de 2015 do YouTube:

MOOC SHARE. (2015, 6 de fevereiro). Lição de Eletrônica de Potência: 024 BJTs e IGBTs. Recuperado em 2 de setembro de 2015 do YouTube:

Imagem Cortesia

“MOSFET structure” por Brews ohare (Own work) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

“Seção transversal de um MOSFET de potência difusa vertical clássico (VDMOS).” por Cyril BUTTAY (Trabalho próprio) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

“Dois MOSFET no pacote D2PAK. Cada um tem 30 A e 120 V ”. por Cyril BUTTAY (Trabalho próprio) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

“Seção transversal de um transistor bipolar de porta isolada clássica (IGBT) por Cyril BUTTAY (próprio trabalho) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons