บน 10/07/2024 531

MOSFET กับ IGBT

ในโลกของพลังงานอิเล็กทรอนิกส์การเลือกอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของระบบอิเล็กทรอนิกส์สองตัวเลือกยอดนิยมคือทรานซิสเตอร์สองขั้วของซิลิคอนฉนวน (SI IGBTS) และซิลิคอนคาร์ไบด์เมทัล-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์ทรานซิสเตอร์ผลกระทบภาคสนาม (SIC MOSFETS)อุปกรณ์เหล่านี้แต่ละตัวมีคุณสมบัติและประโยชน์ที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกันบทความนี้จะอธิบายถึงความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง Si IGBTS และ SIC MOSFETS โดยหารือเกี่ยวกับลักษณะของพวกเขาข้อดีข้อเสียและวิธีการที่พวกเขาส่งผลกระทบต่อเทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบขับเคลื่อนมอเตอร์โดยการทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้วิศวกรและนักออกแบบสามารถตัดสินใจได้ดีขึ้นเพื่อปรับปรุงโครงการอิเล็กทรอนิกส์พลังงาน

แคตตาล็อก

รูปที่ 1: MOSFET vs. IGBT

ทำความเข้าใจกับ Si Igbts และ Sic Mosfets

sic mosfets

ซิลิคอนคาร์ไบด์เมทัล-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์เอฟเฟกต์เอฟเฟกต์ผลกระทบ (SIC MOSFETS) ทำงานโดยการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับเทอร์มินัลประตูหนึ่งในประโยชน์หลักของ SIC MOSFETS คือความต้านทานต่อการหลบหนีความร้อนซึ่งเป็นเงื่อนไขที่การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมินำไปสู่การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิต่อไปซึ่งอาจทำให้อุปกรณ์ล้มเหลวความต้านทานนี้ส่วนใหญ่เกิดจากการนำความร้อนที่ดีขึ้นของซิลิกอนคาร์ไบด์ (SIC) เมื่อเทียบกับซิลิคอนปกติค่าการนำความร้อนสูงของ SIC ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพในระดับอุปกรณ์รักษาอุณหภูมิการทำงานที่มั่นคงแม้ภายใต้สภาวะพลังงานสูง

ความสามารถในการจัดการความร้อนนี้มีความสำคัญมากในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงเช่นที่พบในรถยนต์และการตั้งค่าอุตสาหกรรมในสถานการณ์เหล่านี้ความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์มีความสำคัญมากและ SIC MOSFETs เป็นวิธีแก้ปัญหาที่แข็งแกร่งความสามารถในการรักษาประสิทธิภาพและป้องกันความร้อนสูงเกินไปภายใต้สภาวะที่ยากลำบากทำให้พวกเขาเป็นที่ต้องการอย่างมากสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่การจัดการความร้อนเป็นสิ่งที่น่ากังวลมาก

Si Igbts

ทรานซิสเตอร์สองขั้วที่ฉนวนซิลิคอน (SI IGBTS) เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ควบคุมโดยกระแสซึ่งทำงานโดยใช้กระแสไฟฟ้าไปยังเทอร์มินัลประตูทรานซิสเตอร์เหล่านี้มักใช้ในแอปพลิเคชันที่แปลงกระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC) เป็นกระแสสลับ (AC) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในไดรฟ์มอเตอร์แรงดึงดูดของ Si IGBTS คือความสามารถในการจัดการกับกระแสสูงอย่างมีประสิทธิภาพพวกเขายังมีความเร็วในการสลับอย่างรวดเร็วซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการควบคุมพลังงานที่รวดเร็วและแม่นยำ

เกี่ยวกับลักษณะทางไฟฟ้า SI IGBTS มีคะแนนแรงดันสูงสูงทำให้สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยภายใต้สภาวะแรงดันสูงพวกเขายังมีแรงดันไฟฟ้าลดลงในอุปกรณ์เมื่อดำเนินการกระแสไฟฟ้าซึ่งนำไปสู่การสูญเสียพลังงานที่ลดลงและประสิทธิภาพที่ดีขึ้นยิ่งไปกว่านั้น Si IGBTs มีการสูญเสียความเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าต่ำซึ่งหมายความว่าพวกเขาใช้พลังงานน้อยลงเมื่อทรานซิสเตอร์อยู่ในสถานะ 'ON' เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ

คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ Si IGBTS เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานมอเตอร์ไดรฟ์พลังงานสูงเช่นในระบบการผลิตประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งของพวกเขาในสภาพแวดล้อมที่ยากลำบากเหล่านี้เกิดจากความสามารถในการสลับกระแสและแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่อย่างมีประสิทธิภาพทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมและเชื่อถือได้สำหรับการควบคุมมอเตอร์พลังงานสูง

อินเวอร์เตอร์และผลกระทบต่อระบบขับเคลื่อนมอเตอร์

รูปที่ 2: อินเวอร์เตอร์และผลกระทบต่อระบบขับเคลื่อนมอเตอร์

ในแอพพลิเคชั่นมอเตอร์ไดรฟ์อินเวอร์เตอร์มีส่วนสำคัญในการเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC) จากระบบแบตเตอรี่เป็นกระแสสลับ (AC) ซึ่งมอเตอร์ไฟฟ้าต้องทำงานการเปลี่ยนแปลงนี้เป็นสิ่งจำเป็นมากสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าที่แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ให้พลังงาน DC ที่จำเป็นอินเวอร์เตอร์จัดการส่วนสำคัญของประสิทธิภาพของมอเตอร์รวมถึงความเร็วแรงบิดพลังงานและประสิทธิภาพพวกเขายังช่วยในการเบรกแบบปฏิรูปซึ่งเป็นคุณสมบัติที่จับพลังงานในระหว่างการเบรกและส่งกลับเข้าไปในแบตเตอรี่ทำให้ระบบทั้งหมดประหยัดพลังงานมากขึ้น

ประเภทของอินเวอร์เตอร์ที่ใช้อย่างมากส่งผลกระทบอย่างมากต่อการทำงานของระบบมอเตอร์ไดรฟ์ในอดีตอินเวอร์เตอร์สองประเภทได้ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวาง: ทรานซิสเตอร์สองขั้วที่หุ้มฉนวนซิลิกอน (Si IGBTs) และซิลิกอนคาร์ไบด์โลหะ-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์ฟิลด์ (SIC MOSFETs)

SI IGBTs เป็นตัวเลือกมาตรฐานเพราะพวกเขามีความน่าเชื่อถือและกระบวนการผลิตสำหรับพวกเขาได้รับการยอมรับอย่างดีอย่างไรก็ตาม Sic Mosfets กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเพราะพวกเขาทำงานได้ดีขึ้นSIC MOSFETs มีการสูญเสียการสลับต่ำกว่าค่าการนำความร้อนที่ดีขึ้นและสามารถทำงานได้ที่ความถี่และอุณหภูมิที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับ SI IGBTSข้อได้เปรียบเหล่านี้นำไปสู่ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นไม่จำเป็นต้องระบายความร้อนน้อยลงและความสามารถในการออกแบบระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ขนาดเล็กและเบาลง

ในตอนแรกค่าใช้จ่ายสูงของ SiC Mosfets จำกัด การใช้งานระดับไฮเอนด์หรือแอปพลิเคชันพิเศษอย่างไรก็ตามการปรับปรุงเทคโนโลยีการผลิตและการผลิตจำนวนมากได้ลดต้นทุนของอุปกรณ์ SIC ลงอย่างมากทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่ใช้งานได้จริงและน่าสนใจสำหรับแอพพลิเคชั่นมอเตอร์ไดรฟ์ที่หลากหลายการลดค่าใช้จ่ายนี้พร้อมกับประโยชน์ด้านประสิทธิภาพของพวกเขาได้นำไปสู่การใช้ SIC MOSFETs มากขึ้นในอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมถึงยานยนต์ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมและภาคพลังงานทดแทน

ข้อดีและข้อเสียของ Si Igbts และ Sic Mosfets

Si Igbts (ทรานซิสเตอร์ Bipolar Gate ฉนวนซิลิคอน)

ทรานซิสเตอร์สองขั้วของ Silicon Gate (SI IGBTs) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชันพลังงานสูงเนื่องจากลักษณะการทำงานที่แข็งแกร่งนี่คือรายละเอียดของข้อดีและข้อเสียของพวกเขา:

•ข้อดีของ Si Igbts

จัดการกระแสน้ำขนาดใหญ่ได้ดี: Si Igbts เก่งมากในการจัดการกระแสน้ำขนาดใหญ่อย่างมีประสิทธิภาพสิ่งนี้ทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับแอปพลิเคชันที่จำเป็นต้องจัดการโหลดพลังงานขนาดใหญ่เช่นเครื่องจักรอุตสาหกรรมและยานพาหนะไฟฟ้า

ความเร็วในการสลับเร็ว: SI IGBTS สามารถเปิดและปิดได้อย่างรวดเร็วซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพในระบบที่ต้องการการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในการไหลของปัจจุบันความสามารถในการสลับอย่างรวดเร็วนี้มีประโยชน์สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วนำไปสู่การตอบสนองและประสิทธิภาพที่ดีขึ้น

ราคาถูก: กระบวนการผลิตสำหรับ Si IGBTs นั้นครบกำหนดและเป็นที่ยอมรับทำให้ต้นทุนการผลิตลดลงความได้เปรียบด้านต้นทุนนี้ทำให้ Si IGBTS เป็นตัวเลือกที่เป็นมิตรกับงบประมาณสำหรับแอพพลิเคชั่นที่ใช้พลังงานสูงจำนวนมากทำให้ค่าใช้จ่ายของระบบโดยรวมลดลง

สามารถจัดการกับแรงดันไฟฟ้าสูง: SI IGBTS สามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูงทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ทำงานในระดับแรงดันสูงความสามารถนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการส่งกำลังและระบบการกระจายพลังงานซึ่งจำเป็นต้องมีความอดทนสูง

การสูญเสียพลังงานต่ำ: SI IGBTS มีแรงดันไฟฟ้าลดลงน้อยที่สุดและการสูญเสียความเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเมื่อดำเนินการกระแสไฟฟ้าประสิทธิภาพนี้แปลว่าลดการสูญเสียพลังงานและปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบโดยรวมซึ่งดีสำหรับการรักษาประสิทธิภาพสูงในการใช้งานที่ไวต่อพลังงาน

•ข้อเสียของ Si Igbts

มีแนวโน้มที่จะร้อนเกินไป: ในการใช้งานที่ใช้พลังงานสูงเช่นในยานพาหนะไฟฟ้าหรือระบบอุตสาหกรรม SI IGBT สามารถร้อนเกินไปความร้อนสูงเกินไปนี้สามารถนำไปสู่การหลบหนีความร้อนซึ่งเป็นเงื่อนไขที่อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นมากขึ้นซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของอุปกรณ์ความเสี่ยงของปัญหาความร้อนนี้ก่อให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือในสถานการณ์ที่ใช้พลังงานสูง

เวลาปิดช้าลง: เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์รุ่นใหม่ Si IGBTs ใช้เวลานานกว่าในการปิดการปิดที่ช้าลงนี้สามารถ จำกัด ประสิทธิภาพของพวกเขาในแอปพลิเคชันที่ต้องการการสลับอย่างรวดเร็วเช่นอินเวอร์เตอร์ความถี่สูงหรือระบบควบคุมมอเตอร์ขั้นสูงเวลาปิดที่ช้าลงอาจนำไปสู่การสูญเสียการสลับที่เพิ่มขึ้นและลดประสิทธิภาพโดยรวมในแอปพลิเคชันดังกล่าว

Sic Mosfets (Silicon Carbide Metal-oxide-semiconductor transistors ผลกระทบภาคสนาม)

ในการใช้งานมอเตอร์ไดรฟ์การเลือกระหว่างทรานซิสเตอร์สองขั้วที่หุ้มฉนวนของซิลิคอน (Si IGBTS) และซิลิคอนคาร์ไบด์เมทัล-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์ทรานซิสเตอร์ผลกระทบภาคสนาม (SIC MOSFETs) ส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของระบบการทำความเข้าใจข้อดีและข้อเสียของ SIC MOSFETS ช่วยอธิบายว่าทำไมพวกเขาถึงกลายเป็นตัวเลือกยอดนิยมในแอปพลิเคชันประสิทธิภาพสูงจำนวนมากแม้จะมีความท้าทายบางอย่าง

•ข้อดีของ sic mosfets

ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น: SIC MOSFETs มีการนำไฟฟ้าและการขาดทุนต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ SI IGBTSประสิทธิภาพที่ดีขึ้นนี้ช่วยลดการใช้พลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบมอเตอร์ไดรฟ์การสูญเสียที่ลดลงหมายถึงพลังงานที่น้อยลงจะสูญเปล่าเป็นความร้อนนำไปสู่การใช้พลังงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

การจัดการความร้อนที่ดีขึ้น: ซิลิกอนคาร์ไบด์ดำเนินการความร้อนได้ดีกว่าซิลิกอนสิ่งนี้ช่วยให้ SIC MOSFETS สามารถจัดการกับความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นรักษาประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของพวกเขาแม้ภายใต้สภาวะพลังงานสูงการจัดการความร้อนที่ดีขึ้นช่วยลดความจำเป็นในการทำความเย็นอย่างกว้างขวางทำให้การออกแบบง่ายขึ้นและลดค่าใช้จ่าย

การสลับเร็วขึ้น: SIC MOSFETs สามารถทำงานได้ที่ความถี่การสลับที่สูงกว่า Si IGBTSการสลับเร็วขึ้นช่วยให้สามารถควบคุมมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นและสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพในแอปพลิเคชันที่ต้องการการสลับอย่างรวดเร็วสิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าและการควบคุมมอเตอร์อุตสาหกรรมซึ่งประสิทธิภาพและเวลาตอบสนองอย่างรวดเร็วมีความสำคัญมาก

การจัดการแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น: SIC MOSFETs สามารถจัดการแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า SI IGBTS ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานแรงดันไฟฟ้าสูงความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นนี้มีประโยชน์ในอินเทอร์เฟซกริดพลังงานและไดรฟ์อุตสาหกรรมพลังงานสูงซึ่งจำเป็นต้องมีการจัดการแรงดันไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง

ขนาดเล็กกว่า: เนื่องจากประสิทธิภาพและคุณสมบัติความร้อนที่ดีขึ้น SIC MOSFETs สามารถทำให้เล็กกว่าซิลิคอนคู่ของพวกเขาการลดขนาดนี้เป็นสิ่งที่ดีสำหรับการสร้างระบบขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบามากขึ้นซึ่งมีค่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานเช่นยานพาหนะไฟฟ้าที่การประหยัดพื้นที่และน้ำหนักเป็นสิ่งสำคัญมาก

•ข้อเสียของ sic mosfets

ราคาที่สูงขึ้น: การทำ sic mosfets นั้นซับซ้อนและมีราคาแพงกว่าการทำ Si Igbtsต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้นนี้นำไปสู่ราคาซื้อที่สูงขึ้นซึ่งอาจเป็นอุปสรรคโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่มีความอ่อนไหวต่อต้นทุนอย่างไรก็ตามเมื่อการผลิตดีขึ้นและมีการผลิตปริมาณมากขึ้นค่าใช้จ่ายเหล่านี้จะค่อยๆลดลง

การใช้งานในตลาดที่ จำกัด : ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีที่ใหม่กว่า Sic Mosfets ยังไม่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางเหมือนกับ Si Igbtsการใช้งานที่ จำกัด นี้อาจส่งผลให้ส่วนประกอบที่มีอยู่น้อยลงและรองรับน้อยลงทำให้วิศวกรยากขึ้นในการค้นหาชิ้นส่วนและรับความช่วยเหลือด้านเทคนิคเมื่อเวลาผ่านไปเมื่อเทคโนโลยี SIC กลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นข้อ จำกัด นี้คาดว่าจะลดลง

ความต้องการไดรฟ์ที่ซับซ้อน: SIC MOSFETS มักจะต้องการวงจรไดรฟ์ขั้นสูงมากขึ้นเมื่อเทียบกับ Si IGBTSความซับซ้อนของวงจรไดรฟ์นี้สามารถทำให้การออกแบบระบบโดยรวมมีความซับซ้อนและอาจเพิ่มต้นทุนการพัฒนาวิศวกรต้องออกแบบและใช้วงจรเหล่านี้อย่างรอบคอบเพื่อให้ได้ประโยชน์อย่างเต็มที่จากเทคโนโลยี SIC

ปรับปรุงเทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์ด้วย sic mosfets

รูปที่ 3: การเปรียบเทียบโซลูชัน SI ของตู้พลังงานกับโซลูชัน SIC สำหรับอินเวอร์เตอร์มอเตอร์ไดรฟ์

Silicon Carbide Mosfets (SIC MOSFETs) ได้ปรับปรุงเทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์ในระบบขับเคลื่อนมอเตอร์อย่างมากโดยให้ประโยชน์มากมายมากกว่าทรานซิสเตอร์สองขั้วของซิลิคอนที่หุ้มฉนวน (SI IGBTS)SIC MOSFETs สามารถทำงานได้ด้วยความเร็วในการสลับที่สูงขึ้นมากเนื่องจากการสูญเสียการสลับที่ต่ำกว่าทำให้สามารถควบคุมความเร็วและแรงบิดที่แม่นยำยิ่งขึ้นพวกเขายังรองรับความร้อนได้ดีขึ้นซึ่งหมายความว่าพวกเขากำจัดความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและลดความจำเป็นในการทำความเย็นขนาดใหญ่สิ่งนี้นำไปสู่การออกแบบอินเวอร์เตอร์ขนาดเล็กและเบากว่าซึ่งเป็นสิ่งที่ดีสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า

SIC MOSFETs ยังสามารถทำงานที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นเพิ่มความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ในสภาพที่ยากในขณะที่ SI IGBTS อาจยังคงใช้ในการใช้งานที่ถูกกว่าหรือที่ความเร็วในการสลับสูงและการจัดการความร้อนมีความกังวลน้อยกว่าประสิทธิภาพการจัดการความร้อนที่ดีขึ้นและประสิทธิภาพที่สูงขึ้นของ SIC MOSFETs ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานมอเตอร์ไดรฟ์ที่มีประสิทธิภาพสูงรวมถึงยานพาหนะไฟฟ้าและระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม

ความแตกต่างหลักระหว่าง IGBTS และ MOSFETS

พารามิเตอร์	IGBT	Mosfet
ช่วงแรงดันไฟฟ้า	600V ถึง 6500V (แอปพลิเคชันแรงดันไฟฟ้าสูงทั่วไป)	20V ถึง 1,000V (แอพพลิเคชั่นแรงดันไฟฟ้าต่ำถึงปานกลางทั่วไป)
แอปพลิเคชันทั่วไป	แรงดันสูงแอปพลิเคชันปัจจุบันสูงเช่นกริดพลังงานอุตสาหกรรมอุตสาหกรรม มอเตอร์และอินเวอร์เตอร์	แอพพลิเคชั่นแรงดันไฟฟ้าต่ำถึงปานกลางเช่นแหล่งจ่ายไฟเครื่องเสียง เครื่องขยายเสียงและตัวควบคุมมอเตอร์
แรงดันไฟฟ้าในรัฐลดลง (VCE หรือ VDS-	แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นโดยทั่วไป 2V ถึง 4V	แรงดันไฟฟ้าลดลงโดยทั่วไปโดยทั่วไป 0.1V ถึง 1V
ความเร็วในการสลับ	ความเร็วในการสลับช้าลง (เหมาะสำหรับความถี่ต่ำกว่า แอปพลิเคชัน)	ความเร็วในการสลับเร็วขึ้น (เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันความถี่สูง)
การสูญเสียการนำ	สูงขึ้นเนื่องจากธรรมชาติสองขั้วและแรงดันไฟฟ้าลดลง	ลดลงเนื่องจากลักษณะของ unipolar และแรงดันลดลง
การสลับขาดทุน	สูงขึ้นเนื่องจากความเร็วในการสลับช้าลง	ลดลงเนื่องจากความเร็วในการสลับเร็วขึ้น
เสถียรภาพทางความร้อน	ประสิทธิภาพความร้อนที่ดีขึ้นในระดับพลังงานที่สูงขึ้น	ประสิทธิภาพความร้อนที่ จำกัด เมื่อเทียบกับ IGBTS
ควบคุมความซับซ้อน	ข้อกำหนดของไดรฟ์เกตที่ง่ายขึ้นโดยทั่วไปจะควบคุมแรงดันไฟฟ้า	ต้องใช้วงจรไดรฟ์ประตูที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยทั่วไป ควบคุมปัจจุบัน
ความขรุขระ	โดยทั่วไปการลัดวงจรที่ดีกว่าความสามารถทนต่อความสามารถ	โดยทั่วไปแล้วความสามารถในการลัดวงจรที่ลดลง
ค่าใช้จ่าย	โดยทั่วไปจะสูงขึ้นสำหรับการจัดอันดับแรงดันไฟฟ้าที่เทียบเท่า	โดยทั่วไปจะต่ำกว่าสำหรับการจัดอันดับแรงดันไฟฟ้าที่เทียบเท่า

ประเภทของอุปกรณ์

รูปที่ 4: ประเภทของอุปกรณ์ - การเปรียบเทียบสัญลักษณ์ MOSFET และ IGBT

IGBTS (ทรานซิสเตอร์ Bipolar Gate ที่มีฉนวน) เป็นการผสมผสานของ MOSFETs (เมทัล-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์เอฟเฟกต์เอฟเฟ็กต์ผลกระทบ) และทรานซิสเตอร์สองขั้วพวกเขามีประตูที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าเช่น MOSFETS ซึ่งทำให้การสลับง่ายขึ้นพวกเขายังมีความสามารถในการพกพาในปัจจุบันที่มีลักษณะคล้ายสองขั้วทำให้พวกเขาสามารถจัดการระดับพลังงานสูงได้ในทางตรงกันข้าม Mosfets เป็นเพียงทรานซิสเตอร์ที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าการไหลของกระแสระหว่างแหล่งกำเนิดและขั้วระบายน้ำถูกควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับประตู

คะแนนแรงดันไฟฟ้า

รูปที่ 5: แรงดันไฟฟ้าระบาย/ตัวสะสมเทียบกับปัจจุบันสำหรับ MOSFET และ IGBT

สำหรับการจัดอันดับแรงดันไฟฟ้า IGBTs ดีกว่าสำหรับการใช้งานแรงดันสูงตั้งแต่หลายร้อยถึงพันโวลต์สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานสูงเช่นมอเตอร์ไดรฟ์และอินเวอร์เตอร์พลังงานMOSFETs มักจะใช้ในการใช้งานแรงดันไฟฟ้าต่ำถึงปานกลางตั้งแต่สิบถึงหลายร้อยโวลต์ซึ่งเป็นเรื่องธรรมดาในวงจรสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์และตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า

การจัดการปัจจุบัน

รูปที่ 6: ลักษณะ VD-ID ที่ 25 ° C และ 150 ° C สำหรับ MOSFET และ IGBT

ในแง่ของการจัดการปัจจุบัน IGBTs นั้นยอดเยี่ยมสำหรับแอปพลิเคชันปัจจุบันสูงเนื่องจากความสามารถในการพกพาปัจจุบันของพวกเขาสิ่งนี้ทำให้พวกเขามีประโยชน์ในการตั้งค่าพลังงานสูงอย่างไรก็ตาม MOSFETS มักจะใช้สำหรับแอปพลิเคชันปัจจุบันที่ต่ำถึงปานกลางซึ่งจำเป็นต้องมีประสิทธิภาพสูงและการสลับอย่างรวดเร็ว

ความเร็วในการสลับ

ความเร็วในการสลับเป็นอีกหนึ่งความแตกต่างที่ยิ่งใหญ่สวิตช์ IGBTS ช้ากว่า MOSFET ซึ่งไม่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันที่ไม่จำเป็นต้องใช้การสลับอย่างรวดเร็วในทางกลับกัน MOSFETs ถูกสร้างขึ้นเพื่อการใช้งานความถี่สูงโดยให้ความเร็วในการสลับเร็วขึ้นสิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันเช่นแหล่งจ่ายไฟและตัวแปลงที่ต้องการการสลับอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพแตกต่างกันระหว่าง IGBT และ MOSFETs ตามระดับแรงดันไฟฟ้าและระดับปัจจุบันIGBTs มีการสูญเสียการนำไฟฟ้าต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าและกระแสสูงทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการใช้งานที่มีกำลังสูงอย่างไรก็ตาม MOSFETs มีประสิทธิภาพมากขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าต่ำและกระแสเนื่องจากความสามารถในการต้านทานต่ำและการสลับอย่างรวดเร็ว

แอปพลิเคชัน

รูปที่ 7: โครงสร้างพื้นฐาน MOSFET เทียบกับโครงสร้างพื้นฐาน IGBT

การใช้อุปกรณ์เหล่านี้สะท้อนถึงจุดแข็งของพวกเขาIGBTs มักใช้ในสถานการณ์พลังงานสูงเช่นไดรฟ์มอเตอร์อินเวอร์เตอร์พลังงานและระบบทำความร้อนเหนี่ยวนำเนื่องจากความสามารถในการจัดการแรงดันไฟฟ้าและกระแสสูงMOSFETS ดีกว่าสำหรับแอปพลิเคชันที่จัดลำดับความสำคัญการสลับและประสิทธิภาพอย่างรวดเร็วในระดับพลังงานที่ต่ำกว่าเช่นวงจรการสลับอิเล็กทรอนิกส์และตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า

ข้อกำหนดของไดรฟ์ประตู

สุดท้ายข้อกำหนดของไดรฟ์ประตูแตกต่างกันระหว่าง IGBT และ MOSFETsIGBTS ต้องการแรงดันไฟฟ้าบวกที่ประตูเมื่อเทียบกับตัวส่งสัญญาณเพื่อเปิดและปิดโดยการลดแรงดันไฟฟ้าประตูอย่างไรก็ตาม Mosfets ต้องการแรงดันไฟฟ้าบวกบนประตูเมื่อเทียบกับแหล่งที่มาสำหรับทั้งการเปิดและปิดทำให้ไดรฟ์ประตูของพวกเขาง่ายขึ้นและตรงไปตรงมามากขึ้น

บทสรุป

ทั้ง SI IGBTS และ SIC MOSFETs มีความแข็งแกร่งที่ไม่เหมือนใครซึ่งเหมาะกับการใช้งานที่มีกำลังสูงที่แตกต่างกันSi Igbts นั้นยอดเยี่ยมในการจัดการกระแสน้ำขนาดใหญ่และแรงดันไฟฟ้าสูงและราคาถูกกว่าในการผลิตทำให้พวกเขาเชื่อถือได้สำหรับการใช้งานแบบดั้งเดิมเช่นมอเตอร์อุตสาหกรรมและกริดพลังงานอย่างไรก็ตามพวกเขาสามารถร้อนเกินไปและสลับช้าลงซึ่งอาจเป็นปัญหาในสภาพแวดล้อมความเร็วสูงหรือร้อนมาก

ในทางกลับกัน Sic Mosfets จัดการความร้อนได้ดีขึ้นสลับเร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นทำให้พวกเขาเป็นที่ชื่นชอบสำหรับการใช้งานที่ทันสมัยเช่นรถยนต์ไฟฟ้าและระบบอุตสาหกรรมที่มีประสิทธิภาพสูงแม้ว่าพวกเขาจะมีค่าใช้จ่ายมากขึ้นในตอนแรกและต้องการวงจรไดรฟ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น แต่การปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยี SIC กำลังลดปัญหาเหล่านี้ซึ่งนำไปสู่การใช้งานที่กว้างขึ้น

ตัวเลือกระหว่าง Si IGBTS และ SIC MOSFETs ขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของแอปพลิเคชันเช่นแรงดันไฟฟ้าและระดับปัจจุบันความเร็วในการสลับและการจัดการความร้อนด้วยการใช้ความแข็งแกร่งของอุปกรณ์แต่ละเครื่องวิศวกรสามารถออกแบบและสร้างระบบอิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่ดีขึ้นการปรับปรุงการขับขี่และประสิทธิภาพในสาขาเทคโนโลยีต่างๆ

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. IGBT หรือ MOSFET ไหนดีกว่ากัน?

ตัวเลือกระหว่าง IGBT และ MOSFET ขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณต้องการโดยทั่วไปแล้ว MOSFETS จะดีกว่าสำหรับงานพลังงานต่ำถึงปานกลางที่ต้องการความเร็วในการสลับอย่างรวดเร็วและการจัดการความร้อนที่ดีพวกเขาดีสำหรับสิ่งต่าง ๆ เช่นแหล่งจ่ายไฟและตัวควบคุมมอเตอร์ในทางกลับกัน IGBTS นั้นดีกว่าสำหรับงานที่มีกำลังสูงเพราะสามารถจัดการกับกระแสน้ำขนาดใหญ่และแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นทำให้เหมาะสำหรับมอเตอร์อุตสาหกรรมและอินเวอร์เตอร์พลังงาน

2. IGBT สามารถแทนที่ MOSFET ได้หรือไม่?

บางครั้ง IGBTs สามารถแทนที่ MOSFETs โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานที่มีกำลังสูงซึ่งจำเป็นต้องใช้กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่อย่างไรก็ตามเนื่องจากสวิตช์ IGBTS ช้าลงและจัดการกับความร้อนแตกต่างกันพวกเขาอาจไม่ดีสำหรับงานที่ต้องการการสลับอย่างรวดเร็วและการสูญเสียพลังงานต่ำโดยที่ mosfets ดีกว่า

3. ฉันจะรู้ได้อย่างไรว่าฉันมี IGBT หรือ MOSFET?

หากต้องการทราบว่าคุณมี IGBT หรือ MOSFET ให้ตรวจสอบหมายเลขชิ้นส่วนและรายละเอียดจากผู้ผลิตหรือไม่แผ่นข้อมูลจะบอกคุณว่าอุปกรณ์นั้นเป็น IGBT หรือ MOSFET หรือไม่พวกเขาอาจมีลักษณะเหมือนกันดังนั้นคุณต้องตรวจสอบเอกสารหรือเครื่องหมายบนส่วนประกอบ

4. อุปกรณ์สลับที่เร็วที่สุด IGBT หรือ MOSFET คืออะไร?

MOSFETS โดยทั่วไปเป็นอุปกรณ์สลับที่เร็วที่สุดเมื่อเทียบกับ IGBTSพวกเขาสามารถสลับด้วยความเร็วที่สูงขึ้นมากซึ่งทำให้เหมาะสำหรับงานที่ต้องการการสลับอย่างรวดเร็วเช่นในแหล่งจ่ายไฟและอินเวอร์เตอร์ความถี่สูง

5. ฉันจะรู้ได้อย่างไรว่าฉันมี IGBT หรือ MOSFET?

คุณสามารถค้นหาได้ว่าคุณมี IGBT หรือ MOSFET โดยดูที่เครื่องหมายของส่วนประกอบและเปรียบเทียบกับข้อมูลหรือรายละเอียดของผู้สร้างเอกสารเหล่านี้ให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับประเภทของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์รวมถึงไม่ว่าจะเป็น IGBT หรือ MOSFET