Diferencia entre IGBT y MOSFET

Los transistores bipolares fueron el único transistor de potencia real utilizado hasta que se produjeron los MOSFET muy eficientes a principios de la década de 1970. Los BJTS han pasado por mejoras vitales de su rendimiento eléctrico desde su inicio a fines de 1947 y todavía se usa ampliamente en circuitos electrónicos. Los transistores bipolares tienen características de apagado relativamente lentas y exhiben un coeficiente de temperatura negativa que puede dar lugar a una descomposición secundaria. MOSFETS, sin embargo, son dispositivos que están controlados por voltaje en lugar de controlar la corriente. Tienen un coeficiente de temperatura positivo para la resistencia que detiene el fugitivo térmico y, como resultado, no se produce una descomposición secundaria. Entonces, IGBTS entró en escena a fines de la década de 1980. El IGBT es básicamente un cruce entre los transistores bipolares y los mosfets y también está controlado por voltaje como MOSFETS. Este artículo destaca algunos puntos clave que comparan los dos dispositivos.

¿Qué es un Mosfet??

MOSFET, abreviatura de "Transistor de efecto de campo semiconductor de óxido de metal", es un tipo especial de transistor de efecto de campo ampliamente utilizado en circuitos integrados a gran escala, gracias a su estructura sofisticada e impedancia de alta entrada. Es un dispositivo semiconductor de cuatro terminales que controla las señales analógicas y digitales. La puerta se encuentra entre la fuente y el drenaje y está aislado por una capa delgada de óxido de metal que evita que la corriente fluya entre la puerta y el canal. La tecnología ahora se usa en todo tipo de dispositivos semiconductores para amplificar señales débiles.

¿Qué es un IGBT??

IGBT, significa "transistor bipolar de puerta aislada", es un dispositivo semiconductor de tres terminal que combina la capacidad de transporte de corriente de un transistor bipolar con la facilidad de control de la de un MOSFET. Son un dispositivo relativamente nuevo en Power Electronics que se usa típicamente como un interruptor electrónico en una amplia gama de aplicaciones, desde aplicaciones de energía media a ultra alta, como alimentantes de modo conmutado (SMPS). Su estructura es casi idéntica a la de un MOSFET, excepto el adicional de un sustrato P debajo del sustrato N.

Diferencia entre IGBT y MOSFET

1. Básico de IGBT y Mosfet

IGBT significa transistor bipolar de puerta aislada, mientras que MOSFET es abreviatura de un transistor de efecto de campo de semiconductores de óxido de metal-óxido. Aunque ambos son dispositivos semiconductores controlados por voltaje que funcionan mejor en aplicaciones de fuente de alimentación de modo de interruptor (SMPS), los IGBT combinan la capacidad de manejo de alta corriente de los transistores bipolares con la facilidad de control de MOSFETS. Los IGBT son guardianes de la corriente que combinan las ventajas de un BJT y MOSFET para su uso en la fuente de alimentación y los circuitos de control de motor. MOSFET es un tipo especial de transistor de efecto de campo en el que el voltaje aplicado determina la conductividad de un dispositivo.

2. Principio de trabajo de IGBT y MOSFET

Un IGBT es esencialmente un dispositivo MOSFET que controla un transistor de potencia de unión bipolar con ambos transistores integrados en una sola pieza de silicio, mientras que MOSFET es el FET de puerta aislado más común, más comúnmente fabricado por la oxidación controlada de la silicio. MOSFET generalmente funciona variando electrónicamente el ancho del canal por el voltaje en un electrodo llamado puerta que se encuentra entre la fuente y el drenaje, y está aislado por una capa delgada de óxido de silicio. Un MOSFET puede funcionar de dos maneras: modo de agotamiento y modo de mejora.

3. Impedancia de entrada de IGBT y MOSFET

Un IGBT es un dispositivo bipolar controlado por voltaje con alta impedancia de entrada y gran capacidad de manejo de corriente de un transistor bipolar. Pueden ser fáciles de controlar en comparación con los dispositivos controlados actuales en aplicaciones de alta corriente. Los MOSFET no requieren casi ninguna corriente de entrada para controlar la corriente de carga, lo que los hace más resistentes en el terminal de la puerta, gracias a la capa de aislamiento entre la puerta y el canal. La capa está hecha de óxido de silicio que es uno de los mejores aisladores utilizados. Bloquea eficientemente el voltaje aplicado con la excepción de una pequeña corriente de fuga.

4. Resistencia al daño

Los MOSFET son más susceptibles a la descarga electrostática (ESD) ya que la alta impedancia de entrada de la tecnología MOS en un MOSFET no permitirá que la carga se disipe de manera más controlada. El aislador adicional de óxido de silicio reduce la capacitancia de la puerta, lo que la hace vulnerable contra los picos de voltaje muy altos dañando los componentes internos. Los mosfets son muy sensibles a los ESD. Los IGBT de la tercera generación combina las características de accionamiento de voltaje de un MOSFET con la baja capacidad de resistencia de un transistor bipolar, lo que las hace extremadamente tolerantes contra las sobrecargas y los picos de voltaje.

5. Aplicaciones de IGBT y MOSFET

Los dispositivos MOSFET se utilizan ampliamente para cambiar y amplificar las señales electrónicas en dispositivos electrónicos, generalmente para aplicaciones de alto ruido. La mayor aplicación de un MOSFET es en los suministros de alimentación de modo de conmutación, además se pueden usar en los amplificadores de clase D. Son el transistor de efecto de campo más común y se pueden usar tanto en circuitos analógicos como digitales. Los IGBT, por otro lado, se utilizan en aplicaciones de mediana a ultra alta potencia, como la fuente de alimentación del modo de interruptor, la calefacción de inducción y el control del motor de tracción. Se utiliza como un componente vital en electrodomésticos modernos, como automóviles eléctricos, balastos de lámparas y VFD (unidades de frecuencia variable).

IGBT VS. MOSFET: Tabla de comparación

Resumen de IGBT vs. Mosfet

Aunque tanto IGBT como MOSFET son dispositivos semiconductores controlados por voltaje utilizados principalmente para amplificar señales débiles, los IGBT combinan la baja capacidad de resistencia de un transistor bipolar con las características de accionamiento de voltaje de un MOSFET. Con la proliferación de opciones entre los dos dispositivos, se vuelve cada vez más difícil elegir el mejor dispositivo en función de sus aplicaciones solo. MOSFET es un dispositivo semiconductor de cuatro terminales, mientras que IGBT es un dispositivo de tres terminales que es un cruce entre el transistor bipolar y un MOSFET que los hace extremadamente tolerantes a la descarga electrostática y las sobrecargas.