Différence entre IGBT et MOSFET

Différence principale - IGBT vs MOSFET

IGBT et MOSFET sont deux types de transistors différents utilisés dans l'industrie électronique. De manière générale, les MOSFET conviennent mieux aux applications à commutation rapide et basse tension, tandis que les IGBTS sont plus adaptés aux applications à commutation lente, haute tension. le différence principale entre IGBT et MOSFET est que le IGBT a un supplément p-n jonction par rapport au MOSFET, ce qui lui confère les propriétés du MOSFET et du BJT.

Qu'est-ce qu'un MOSFET?

MOSFET signifie Transistor à effet de champ semi-conducteur à oxyde métallique. Un MOSFET est composé de trois terminaux: un la source (S), un drainer (D) et un porte (G). Le flux de porteurs de charge de la source au drain peut être contrôlé en modifiant la tension appliquée à la porte. Le diagramme montre un schéma d'un MOSFET:

La structure d'un MOSFET

Le B sur le diagramme s'appelle le corps; cependant, généralement, le corps est connecté à la source, de sorte que dans le MOSFET réel, seuls trois terminaux apparaissent.

Dans nMOSFETs, entourant la source et le drain sont n-type semi-conducteurs (voir ci-dessus). Pour que le circuit soit complet, les électrons doivent passer de la source au drain. Cependant, les deux n-les régions de type sont séparées par une région de p-type substrat, qui forme une région d'épuisement avec le n-type matériaux et empêche un écoulement de courant. Si la grille reçoit une tension positive, elle attire les électrons du substrat vers elle, formant ainsi un canal: une région de n-taper la connexion n-régions de type de la source et du drain. Les électrons peuvent maintenant traverser cette région et conduire le courant.

Dans pMOSFETs, le fonctionnement est similaire, mais la source et le drain sont en p-les régions de type à la place, avec le substrat n-type. Les porteurs de charge dans les pMOSFET sont des trous.

UNE Puissance MOSFET a une structure différente. Il peut être composé de plusieurs cellules, chaque cellule ayant des régions MOSFET. La structure d'une cellule dans un MOSFET de puissance est donnée ci-dessous:

La structure d'un MOSFET de puissance

Ici, les électrons circulent de la source au drain via le chemin indiqué ci-dessous. En chemin, ils rencontrent une résistance importante lorsqu'ils traversent la région indiquée par N^-.

Certains MOSFET de puissance, montrés avec une allumette pour la comparaison de taille.

Qu'est-ce qu'un IGBT? 

IGBT signifie “Insulated Gate Bipolar Transistor“. Un IGBT a une structure assez similaire à celle d'un MOSFET de puissance. Cependant, le n-type N⁺ région de la puissance MOSFET est remplacé ici par un p-type P⁺ Région:

La structure d'un IGBT

Notez que les noms donnés aux trois terminaux sont légèrement différents de ceux donnés pour le MOSFET. La source devient un émetteur et le drain devient un collectionneur. Les électrons circulent de la même manière via un IGBT que dans un MOSFET de puissance. Cependant, les trous du P⁺ région diffuse dans le N^- région, réduisant la résistance subie par les électrons. Cela rend les IGBT aptes à être utilisés avec des tensions beaucoup plus élevées.

Notez qu'il y a deux p-n jonctions maintenant, ce qui donne à l’IGBT certaines propriétés d’un transistor à jonction bipolaire (BJT). Grâce à la propriété transistor, le temps nécessaire à un IGBT pour s'éteindre est plus long par rapport à un MOSFET de puissance; cependant, cela reste plus rapide que le temps pris par un BJT.

Il y a quelques décennies, les BJT étaient le type de transistor le plus utilisé. De nos jours, cependant, les MOSFETS sont le type de transistor le plus courant. L'utilisation des IGBT pour les applications haute tension est également assez courante.

Différence entre IGBT et MOSFET

Le nombre de p-n jonctions

MOSFET avoir un p-n jonction.

IGBT avoir deux p-n jonctions.

Tension maximale

Relativement, MOSFET ne peut pas gérer des tensions aussi élevées que celles gérées par un IGBT.

IGBT avoir la capacité de gérer des tensions plus élevées car ils ont un supplémentaire p Région.

Temps de commutation

Temps de commutation pour MOSFET sont comparativement plus rapides.

Temps de commutation pour IGBT sont comparativement plus lents.

Références

PART DE MOOC. (6 février 2015). Leçon sur l'électronique de puissance: MOSFET de puissance 022. Récupéré le 2 septembre 2015 sur YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=RSd9YR42niY

PART DE MOOC. (6 février 2015). Leçon électronique de puissance: 024 BJT et IGBT. Récupéré le 2 septembre 2015 sur YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=p62VG9Y8Pss

Courtoisie d'image

“Structure MOSFET” de Brews ohare (Travail personnel) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

“Coupe transversale d'un MOSFET classique à puissance diffusée (VDMOS).” Par Cyril BUTTAY (Travail personnel) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

“Deux MOSFET dans le package D2PAK. Ils ont chacun une cote de 30-A et 120-V. ”Par Cyril BUTTAY (Travail personnel) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

“Coupe d’un transistor bipolaire à porte isolée classique (IGBT) par Cyril BUTTAY (Travail personnel) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons