Différence entre IGBT et MOSFET

Les transistors bipolaires étaient le seul véritable transistor de puissance utilisé jusqu'à ce que les MOSFET très efficaces arrivent au début des années 1970. Les BJT ont subi des améliorations vitales de ses performances électriques depuis sa création à la fin de 1947 et sont toujours largement utilisées dans les circuits électroniques. Les transistors bipolaires ont des caractéristiques de désactivation relativement lents et ils présentent un coefficient de température négatif, ce qui peut entraîner une rupture secondaire. Les MOSFET, cependant, sont des dispositifs contrôlés par la tension plutôt que le courant. Ils ont un coefficient de température positif pour la résistance qui arrête l'effondrement thermique et, par conséquent, la rupture secondaire ne se produit pas. Ensuite, IGBTS est entré en scène à la fin des années 1980. L'IGBT est essentiellement un croisement entre les transistors bipolaires et les MOSFET et est également contrôlé par tension comme MOSFETS. Cet article met en évidence certains points clés en comparant les deux appareils.

Qu'est-ce qu'un MOSFET?

MOSFET, abrégé pour «Transistor à effet de champ semi-conducteur en oxyde métallique», est un type spécial de transistor à effet de champ largement utilisé dans les circuits intégrés à très grande échelle, grâce à sa structure sophistiquée et à une impédance d'entrée élevée. Il s'agit d'un dispositif semi-conducteur à quatre terminal qui contrôle les signaux analogiques et numériques. La porte est située entre la source et le drain et est isolé par une fine couche d'oxyde métallique qui empêche le courant de s'écouler entre la porte et le canal. La technologie est maintenant utilisée dans toutes sortes de dispositifs semi-conducteurs pour amplifier les signaux faibles.

Qu'est-ce qu'un IGBT?

IGBT, signifie «Tranpolaire bipolaire isolée», est un dispositif semi-conducteur à trois terminal qui combine la capacité de transport en courant d'un transistor bipolaire avec la facilité de contrôle de celle d'un MOSFET. Ils sont un appareil relativement nouveau dans l'électronique d'alimentation généralement utilisé comme commutateur électronique dans une large gamme d'applications, des applications moyennes à ultra à haute puissance telles que les alimentations en mode commuté (SMPS). Sa structure est presque identique à celle d'un MOSFET, à l'exception de l'assistance d'un substrat P sous le substrat N.

Différence entre IGBT et MOSFET

1. Basique d'IGBT et MOSFET

L'IGBT signifie un transistor bipolaire à la gate isolée, tandis que le MOSFET est court pour le transistor à effet de champ semi-conducteur en oxyde de métal-oxyde. Bien que les deux soient des dispositifs semi-conducteurs à tension de tension qui fonctionnent les mieux en mode d'alimentation en mode commutateur (SMPS), les IGBT combinent la capacité de manipulation à haut courant des transistors bipolaires avec la facilité de contrôle des MOSFET. Les IGBT sont des gardiens du courant qui combinent les avantages d'un BJT et d'un MOSFET pour une utilisation dans les circuits d'alimentation et de contrôle du moteur. MOSFET est un type spécial de transistor à effet de champ dans lequel la tension appliquée détermine la conductivité d'un appareil.

2. Principe de travail de l'IGBT et du MOSFET

Une IGBT est essentiellement un dispositif MOSFET qui contrôle un transistor de puissance de jonction bipolaire avec les deux transistors intégrés sur un seul morceau de silicium, tandis que le MOSFET est le FET de porte isolé le plus courant, le plus souvent fabriqué par l'oxydation contrôlée du silicium. MOSFET fonctionne généralement en faisant varier électroniquement la largeur du canal par la tension sur une électrode appelée porte qui est située entre la source et le drain, et est isolé par une fine couche d'oxyde de silicium. Un MOSFET peut fonctionner de deux manières: mode épuisement et mode d'amélioration.

3. Impédance d'entrée d'IGBT et MOSFET

Une IGBT est un dispositif bipolaire contrôlé à tension avec une impédance d'entrée élevée et une grande capacité de gestion de courant d'un transistor bipolaire. Ils peuvent être faciles à contrôler par rapport aux dispositifs contrôlés actuels dans des applications de courant élevé. Les MOSFET ne nécessitent presque aucun courant d'entrée pour contrôler le courant de charge qui les rend plus résistives à la borne de la porte, grâce à la couche d'isolement entre la porte et le canal. La couche est faite d'oxyde de silicium qui est l'un des meilleurs isolateurs utilisés. Il bloque efficacement la tension appliquée à l'exception d'un petit courant de fuite.

4. Résistance aux dégâts

Les MOSFET sont plus sensibles aux décharges électrostatiques (ESD) car une impédance d'entrée élevée de la technologie MOS dans un MOSFET ne permettra pas à la charge de se dissiper de manière plus contrôlée. L'isolateur d'oxyde de silicium supplémentaire réduit la capacité de la porte qui le rend vulnérable contre les pointes très haute tension endommageant inévitablement les composants internes. Les MOSFET sont très sensibles aux ESD. L'IGBTS de la troisième génération combine les caractéristiques du lecteur de tension d'un MOSFET avec la faible capacité sur la résistance d'un transistor bipolaire, les rendant ainsi extrêmement tolérants contre les surcharges et les pointes de tension.

5. Applications d'IGBT et MOSFET

Les dispositifs MOSFET sont largement utilisés pour la commutation et l'amplification des signaux électroniques dans les appareils électroniques, généralement pour les applications de bruit élevé. La plus grande application d'un MOSFET est en mode d'alimentation en mode commutateur, et ils peuvent être utilisés dans les amplificateurs de classe D. Ils sont le transistor à effet sur le terrain le plus commun et peuvent être utilisés dans les circuits analogiques et numériques. Les IGBT, en revanche, sont utilisés dans des applications moyennes à ultra-puissance comme l'alimentation en mode commutateur, le chauffage à induction et le contrôle du moteur de traction. Il est utilisé comme un composant vital dans les appareils modernes tels que les voitures électriques, les ballasts de lampes et les VFD (entraînements de fréquence variables).

Igbt vs. MOSFET: Tableau de comparaison

Résumé de l'IGBT vs. Mosfet

Bien que l'IGBT et le MOSFET soient des dispositifs semi-conducteurs contrôlés à la tension principalement utilisés pour amplifier les signaux faibles, les IGBT combinent la faible capacité sur la résistance d'un transistor bipolaire avec les caractéristiques de tension d'un MOSFET. Avec la prolifération des choix entre les deux appareils, il devient de plus en plus difficile de choisir le meilleur appareil en fonction de leurs applications seules. MOSFET est un dispositif semi-conducteur à quatre terminal, tandis que l'IGBT est un dispositif à trois terminal qui est un croisement entre le transistor bipolaire et un MOSFET qui les rend extrêmement tolérants à la décharge électrostatique et aux surcharges.