Bóng bán dẫn là thiết bị bán dẫn nhỏ, có chức năng phóng đại hoặc chuyển đổi tín hiệu điện và công suất điện. Bóng bán dẫn là khối cấu tạo cơ bản của mạch điện trong thiết bị điện tử hiện đại. IGBT và MOSFET là hai loại bóng bán dẫn có ba đầu cuối được sử dụng trong các thiết bị khác nhau với nhiều điện áp khác nhau. Hãy cùng chúng tôi xem xét những bóng bán dẫn này là gì và chúng có những điểm khác biệt nào.
IGBT so với MOSFET
Sự khác biệt giữa IGBT và MOSFET là các thiết bị đầu cuối của IGBT là bộ phát, bộ thu và cổng, trong khi MOSFET được tạo thành từ các thiết bị đầu cuối nguồn, cống và cổng. MOSFET có thể chứa một đầu cuối nội dung tại một thời điểm. Mặc dù, cả hai thiết bị đều được điều khiển bằng điện áp.
IGBT là một thiết bị chuyển mạch bán dẫn ba đầu cuối được sử dụng trong các thiết bị khác nhau để khuếch đại hoặc chuyển đổi giữa các tín hiệu điện khác nhau. Các thiết bị đầu cuối của nó là Collector, emitter và gate. “Bộ thu” và “bộ phát” là thiết bị đầu cuối đầu ra và “cổng” là thiết bị đầu cuối đầu vào. Nó là một thiết bị chuyển mạch bán dẫn lý tưởng vì nó là sự kết hợp giữa Bipolar Junction Transistor (BJT) và MOSFET.
MOSFET là một thiết bị bán dẫn điều khiển bằng điện áp bốn đầu cực được sử dụng để phóng đại hoặc chuyển mạch tín hiệu. MOSFETS cho đến nay là bóng bán dẫn được sử dụng phổ biến nhất. Nó có thể được chế tạo bằng chất bán dẫn loại p hoặc loại n. Các thiết bị đầu cuối của nó là nguồn, cống, cổng và thân. Đôi khi đầu cuối thân được kết nối với đầu cuối nguồn, do đó làm cho nó trở thành thiết bị ba đầu cuối.
Bảng so sánh giữa IGBT và MOSFET
| Các thông số so sánh | IGBT | MOSFET |
| Thiết bị đầu cuối | Các thiết bị đầu cuối của nó là bộ thu, bộ phát và cổng. | Các thiết bị đầu cuối của nó là nguồn, cống, cổng và thân. |
| Hạt mang điện | Electron và lỗ trống đều là vật mang điện tích. | Electron là chất dẫn điện chính. |
| Các đường giao nhau | Nó có các điểm nối PN. | Nó không có các điểm nối PN. |
| Chuyển đổi tần số | Nó có tần số chuyển mạch thấp hơn MOSFET. | Nó có tần số chuyển mạch cao hơn. |
| Xả tĩnh điện | Nó có khả năng chịu phóng điện cao. | Phóng tĩnh điện có thể gây hại cho lớp oxit kim loại. |
IGBT là gì?
Transistor lưỡng cực cổng cách điện hoặc IGBT là một bóng bán dẫn kết hợp giữa BJT và MOSFET. Nó có các đặc tính chuyển mạch đầu ra và dẫn điện của một BJT nhưng nó được điều khiển bằng điện áp giống như MOSFET. Vì nó được điều khiển bằng điện áp, nó chỉ cần một lượng điện áp nhỏ để duy trì sự dẫn truyền qua thiết bị.
IGBT kết hợp điện áp bão hòa thấp của linh kiện bán dẫn được gọi là bóng bán dẫn và trở kháng cao và tốc độ chuyển mạch của MOSFET. Thiết bị có khả năng xử lý dòng thu-phát lớn với ổ dòng cổng bằng không. Trong số ba thiết bị đầu cuối của nó, thiết bị đầu cuối thu và cực phát được liên kết với đường dẫn điện và thiết bị đầu cuối cổng được liên kết với việc điều khiển thiết bị.
IGBT lý tưởng cho các ứng dụng tình huống điện áp cao và dòng điện cao. Nó được sử dụng để chuyển đổi nhanh chóng với hiệu quả cao trong một số thiết bị điện tử. IGBT được sử dụng trong các thiết bị khác nhau như bộ truyền động động cơ AC và DC, Nguồn cung cấp chế độ chuyển đổi (SMPS), bộ biến tần, Bộ nguồn không điều chỉnh (UPS), điều khiển động cơ kéo và hệ thống sưởi cảm ứng, v.v.
Ưu điểm của việc sử dụng IGBT là nó cung cấp hoạt động điện áp cao hơn, tổn thất đầu vào thấp hơn và tăng công suất lớn hơn. Mặc dù, nó chỉ có thể chuyển dòng điện theo hướng "tiến". Nó là một thiết bị một chiều.
MOSFET là gì?
Bóng bán dẫn hiệu ứng trường bán dẫn MOSFET hoặc Oxit kim loại là một thiết bị bán dẫn được sử dụng để phóng đại hoặc để chuyển đổi tín hiệu điện tử. Nó là một thiết bị 4 đầu với nguồn, cống, cổng và thân là các đầu cuối của nó. Trong một số trường hợp, thân và đầu cuối nguồn được kết nối, đưa số đầu cuối xuống 3.
Các vật dẫn điện tích (điện tử hoặc lỗ trống), đi vào MOSFET qua đầu cuối nguồn vào kênh và thoát ra qua đầu cuối cống. Chiều rộng của kênh được điều khiển bởi thiết bị đầu cuối cổng. Cổng nằm giữa đầu nguồn và đầu nối cống và được cách ly với kênh thông qua một lớp oxit kim loại mỏng. Nó còn được gọi là Transistor hiệu ứng trường cổng cách điện hoặc IGFET do thiết bị đầu cuối cổng được cách điện.
MOSFET có hiệu quả cao ngay cả khi làm việc ở điện áp thấp. Nó có tốc độ chuyển mạch cao và hầu như không có sự hiện diện của dòng cổng. Nó được sử dụng trong các mạch tương tự và kỹ thuật số, cảm biến MOS, máy tính, bộ khuếch đại và hệ thống viễn thông kỹ thuật số.
Mặc dù, MOSFET không thể hoạt động hiệu quả ở mức điện áp cao vì nó tạo ra sự không ổn định trong thiết bị và vì nó có một lớp oxit kim loại nên nó luôn có nguy cơ bị hư hỏng do thay đổi tĩnh điện.
Sự khác biệt chính giữa IGBT và MOSFET
IGBT và MOSFET đều được điều khiển bằng điện áp nhưng có một điểm khác biệt đáng chú ý chính là IGBT là thiết bị 3 đầu và MOSFET là thiết bị 4 đầu. Mặc dù chúng rất giống nhau, nhưng cả hai đều có một vài điểm khác biệt giữa hai bóng bán dẫn.
Sự kết luận
IGBT và MOSFET đang nhanh chóng thay thế các loại bóng bán dẫn cũ hơn và các thiết bị cơ học khác được sử dụng trong các mạch điện. Hiệu suất cao và tần số chuyển mạch cao nhanh chóng khiến chúng trở thành một phần không thể thiếu của mạch. Vì cả hai đều được kiểm soát điện áp nên việc lựa chọn giữa chúng thường khó khăn.
Mặc dù IGBT là sự kết hợp giữa MOSFET và BJT, nó không phải là câu trả lời tốt nhất trong mọi tình huống. MOSFET cũng đã được cải tiến rất nhiều trong những năm qua và đã cho thấy là một thiết bị năng động hơn. Tuy nhiên, vì IGBT chạy hiệu quả ở điện áp cao và MOSFET chạy tốt đáng kinh ngạc ở điện áp thấp, sự lựa chọn thường phụ thuộc vào yêu cầu đầu ra của thiết bị.
Người giới thiệu
- http://not2fast.com/electronics/theory_docs/choosewisely.pdf
- https://ghioni.faculty.polimi.it/pel/readmat/gate-drive.pdf
