تفاوت بین ماسفت و IGBT قدرت

تفاوت بین ماسفت و IGBT قدرت

تفاوت بین ماسفت و IGBT قدرت

IGBT قدرت می‌تواند، جریان و ولتاژ زیادی را ارائه دهد، اما فرکانس آن زیاد نیست. سرعت سوئیچینگ IGBT قدرت می‌تواند به Khz100 برسد که در حال حاضر خوب است. با این حال ، نسبت به فرکانس کار ماسفت MOSFET هنوز کم است.

راد الکتریک بین الملل | فروش خازن، فیوز، انکودر، دیود، تریستور، مقاومت
دانستی ها

این مقاله عمدتا در مورد تفاوت بین ماسفت و IGBT قدرت ، از جمله مزایا و معایب و تفاوت ساختار آنها ، نحوه انتخاب MOSFET یا IGBT و غیره است.

تفاوت بین ماسفت و IGBT قدرت

IGBT قدرت می‌تواند، جریان و ولتاژ زیادی را ارائه دهد، اما فرکانس آن زیاد نیست. سرعت سوئیچینگ IGBT قدرت می‌تواند به Khz100 برسد که در حال حاضر خوب است. با این حال ، نسبت به فرکانس کار ماسفت MOSFET هنوز کم است. فرکانس ماسفت MOSFET می‌تواند در صدها KHZ ، MHZ و حتی ده ها محصول MHZ ، RF کار کند.

تفاوت بین ماسفت و IGBT

بررسی مزایا و معایب MOSFET و IGBT

MOSFET ماسفت چیست؟

MOSFET یک سوئیچ سه ترمینال (گیت ، درین و سورس) است که به طور کامل کنترل می‌شود. سیگنال کنترل بین گیت و سورس ایجاد می‌شود و پایانه‌های سوئیچ آن درین و سورس هستند. گیت خود از فلز ساخته شده است، از سورس جدا شده و با استفاده از اکسید فلز تخلیه می‌شود. این امر باعث می‌شود مصرف برق کمتری استفاده شود. و ترانزیستور را به گزینه‌ای عالی برای استفاده به عنوان سوئیچ الکترونیکی یا تقویت کننده منبع مشترک تبدیل می‌کند.

برای عملکرد صحیح، ماسفت‌ها باید ضریب دمای مثبت را حفظ کنند. این بدان معناست که احتمال کمی برای فرار حرارتی وجود دارد. تلفات در حالت کمتر است زیرا مقاومت در حالت ترانزیستور، از لحاظ تئوری، محدودیتی ندارد. همچنین ، از آنجا که ماسفت MOSFET ها می‌توانند در فرکانس‌های بالا کار کنند ، می توانند برنامه های سوئیچ سریع را با تلفات کمی انجام دهند.

طبق تجربه در طراحی بردهای صنعتی، طراحان از ماسفت IXYS به دلیل کیفیت بالا و قیمت مناسب بیشتر مورد استفاده قرار می‌دهند. لازم به ذکر است که در صنعت کوره القایی از ماسفت آی ایکس وای اس مدل ماسفت Mini Block با مشخصه ماسفت IXFN بیشتر استفاده می‌کنند. که توسط این شرکت ارایه می‌گردد.

نمودار IGBT

عملکرد ماسفت MOSFET چیست؟

انواع مختلف ماسفت MOSFET وجود دارد، اما یکی از آنها که با IGBT قابل مقایسه است MOSFET مسافت قدرت است. این ماسفت به طور خاص طراحی شده است تا سطوح قدرت قابل توجهی را اداره کند. آنها فقط در حالت‌های "روشن" یا "خاموش" استفاده می‌شوند، که منجر به پرکاربردترین سوئیچ فشار قوی شده است. در مقایسه با آی جی بی تی IGBT ، یک MOSFET قدرت دارای مزایای سرعت جابجایی بیشتر و کارایی بیشتر در حین کار در ولتاژهای پایین است.

علاوه بر این ، می تواند ولتاژ انسداد بالا را تحمل و جریان زیادی را حفظ کند. این به این دلیل است که اکثر ساختارهای MOSFET ماسفت قدرت عمودی هستند (مسطح نیستند). درجه ولتاژ آن تابعی مستقیم از ضخامت لایه N-epitaxial است و رتبه فعلی آن به عرض کانال مربوط می شود. (هرچه کانال گسترده تر باشد ، جریان بیشتر است). MOSFETهای قدرت به دلیل کارآیی بالا در منابع تغذیه، مبدل های DC/DC و کنترل کننده های موتور ولتاژ پایین، استفاده می‌شوند.

تفاوت ساختار igbt و ماسفت

IGBT آی جی بی تی چیست؟

IGBT آی جی بی تی همچنین یک سوئیچ سه پایانه (گیت ، امیتر و کلکتور) با کنترل کامل است. سیگنال کنترل آن بین گیت و امیتر قرار می‌گیرد و پایانه‌های سوئیچ آن درین و امیتر هستند. این ویژگی‌های ساده گیت، درایو موجود در ماسفت MOSFET را با قابلیت جریان بالا و ولتاژ اشباع کم ترانزیستور دوقطبی ترکیب می‌کند. این کار را با استفاده از یک ترانزیستور اثر میدان ایزوله شده برای کنترل ورودی و یک ترانزیستور توان دوقطبی به عنوان یک سوئیچ انجام می‌دهد.

شرکت راد الکتریک بین الملل ارایه دهنده انواع IGBT با مدل‌های آی جی بی تی تکی، آی جی بی تی دوبل، آی جی بی تی شش تایی و آی جی بی تی هفت تایی می‌باشد.  تمامی این IGBT ها در برندهای IGBT سمیکرون و IGBT فوجی الکتریک عرضه می‌شود.

نمودار IGBT

علاوه بر این، آی‌جی‌بی‌تی IGBT به طور خاص برای خاموش و روشن کردن سریع طراحی شده است. در واقع ، فرکانس تکرار پالس آن در محدوده اولتراسونیک قرار می‌گیرد. این قابلیت منحصر به فرد است و به همین دلیل است که IGBTها اغلب با تقویت کننده‌ها برای ترکیب شکل موج پیچیده با تعدیل عرض پالس و فیلترهای پایین گذر استفاده می‌شوند. آنها همچنین برای تولید پالس‌های قدرت بزرگ در مناطقی مانند ذرات و فیزیک پلاسما مورد استفاده قرار می‌گیرند و در لوازم مدرن مانند اتومبیل‌های برقی، قطارها، یخچال‌های با سرعت متغیر، تهویه مطبوع و موارد دیگر نقش دارند.

 

ویژگی های کاربردی ماسفت و آی جی بی تی (MOSFET و IGBT)

عملکرد منبع تغذیه حالت سوئیچ (SMPS) بستگی زیادی به انتخاب دستگاه‌های نیمه‌هادی قدرت، یعنی سوئیچ و یکسو کننده دارد.

منبع تغذیه سوئیچینگ ماسفت MOSFET

اگرچه هیچ راه حل جامعی برای مشکل انتخاب IGBT ها یا MOSFET ها وجود ندارد، اما مقایسه عملکرد آی‌جی‌بی‌تی‌ها و ماسفت‌ها در برنامه‌های خاص، هنوز می توان محدوده پارامترهای کلیدی را تعیین کرد.

از دست دادن هدایت جریان در MOSFET و IGBT

علاوه بر افت ولتاژ طولانی IGBT، ویژگی‌های هدایت و رسانایی IGBT قدرت و MOSFET بسیار مشابه هستند.

جدول زیر عملکرد و ویژگی‌های این ترانزیستورها را مقایسه می‌کند. ترانزیستورهای دوقطبی به دلیل نیاز به مدارهای محرک و حفاظتی و کند شدن سرعت سوئیچینگ در حال حاضر به ندرت برای لوازم الکترونیکی قدرت و سوئیچینگ استفاده می‌شوند. در عوض، ماسفت MOSFET و آی جی بی تی IGBT با توجه به ویژگی‌های مورد نیاز به صورت انتخابی استفاده می‌شوند . شکل ارائه شده ویژگی‌های ولتاژ حالت یک IGBT 30 A و MOSFET سوپر اتصال 31A (SJMOS) را نشان می دهد.

مقایسه بین ماسفت و IGBT

مقایسه ویژگی‌های IGBT و MOSFET

در منطقه کم جریان، MOSFET ماسفت ولتاژ حالت پایین‌تری نسبت به آی جی بی تی IGBT نشان می‌دهد. با این حال، در منطقه با جریان زیاد، IGBT آی جی بی تی ولتاژ حالت پایین‌تری نسبت به ماسفت MOSFET، به ویژه در دمای بالا، نشان می‌دهد. آی جی بی تی‌ IGBT ها معمولاً در فرکانس سوئیچینگ کمتر از 20 کیلوهرتز استفاده می‌شوند. زیرا در مقایسه با ماسفت MOSFETهای تک قطبی، افت سوئیچینگ بیشتری را نشان می‌دهند.

مقایسه عملکرد انواع ترانزیستورها

نوع

ترانزیستورهای دو قطبی

MOSFETs

IGBTs

درایو (بیس) گیت

درایو جریان

(امپدانس ورودی کم)

درایو ولتاژ

(امپدانس ورودی بالا)

درایو ولتاژ

(امپدانس ورودی بالا)

مدار درایو (بیس) گیت

پیچیده برای تغییر کاربردهای نسبتا ساده

نسبتا ساده

نسبتا ساده

مشخصات ولتاژ On-state

VCE پایین (نشسته)

روی مقاومت x جریان تخلیه

بدون ولتاژ داخلی (*1)

VCE پایین (نشسته)

دارای ولتاژ داخلی (*1)

زمان سوئیچینگ

آهسته. تدریجی

(اثر تجمع حامل)

سرعت فوق العاده بالا

(دستگاه تک قطبی)

سرعت بالا

(سریعتر از ترانزیستورهای دوقطبی و کندتر از MOSFET)

پارازیت دیود

ندارد

موجود در بدنه دیود

فقط در RC-IGBT موجود است

(*1) ولتاژ داخلی یک ولتاژ آستانه ذاتی برای یک دستگاه است. در اینجا ، ولتاژ داخلی به ولتاژ آستانه جلو اشاره دارد.

خرید IGBT و خرید ماسفت

همانطور که در بالا ذکر شد، شرکت راد الکتریک بین الملل، نماینده ماسفت IXYS و IGBT سمیکرون، IGBT فوجی الکتریک می‌باشد. و انواع IGBT تکی، IGBT دوبل، IGBT شش تایی و IGBT هفت تایی با امکان خرید IGBT با قیمت آی جی بی تی مناسب فراهم است. همچنین انواع ماسفت آی ایکس وای اس با کاربرد صنعتی و مناسب به عنوان ماسفت کوره القایی با امکان خرید ماسفت با قیمت MOSFET مناسب فراهم است.