Diferencia entre IGBT y MOSFET

Los transistores bipolares fueron el único transistor de potencia real utilizado hasta que aparecieron los muy eficientes MOSFET a principios de los años 70. Los BJT han pasado por mejoras vitales de su rendimiento eléctrico desde su inicio a fines de 1947 y todavía se usan ampliamente en circuitos electrónicos. Los transistores bipolares tienen características de apagado relativamente lentas y muestran un coeficiente de temperatura negativo que puede resultar en una ruptura secundaria. Los MOSFET, sin embargo, son dispositivos que están controlados por voltaje en lugar de por corriente. Tienen un coeficiente de temperatura positivo para la resistencia que detiene el escape térmico y, como resultado, no se produce una ruptura secundaria. Luego, los IGBT entraron en escena a fines de los años ochenta. El IGBT es básicamente un cruce entre los transistores bipolares y los MOSFET y también está controlado por voltaje como los MOSFET. Este artículo destaca algunos puntos clave comparando los dos dispositivos.

¿Qué es un MOSFET??

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

Que es un IGBT?

IGBT, significa "Transistor bipolar de puerta aislada", es un dispositivo semiconductor de tres terminales que combina la capacidad de transmisión de corriente de un transistor bipolar con la facilidad de control de un MOSFET. Son un dispositivo relativamente nuevo en la electrónica de potencia que se usa típicamente como un interruptor electrónico en una amplia gama de aplicaciones, desde aplicaciones de potencia media a ultra alta, como las fuentes de alimentación 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 la abreviatura de Transistor de Efecto de Campo de Semiconductor de Óxido de Metal. Si bien, ambos son dispositivos semiconductores controlados por voltaje que funcionan mejor en aplicaciones de fuente de alimentación en modo conmutado (SMPS), los IGBT combinan la capacidad de manejo de alta corriente de los transistores bipolares con la facilidad de control de los MOSFET. Los IGBT son controladores de corriente que combinan las ventajas de un BJT y un MOSFET para su uso en circuitos de control de alimentación y motores. 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 funcionamiento 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 aislada más común, fabricado más comúnmente por la oxidación controlada de silicio. El MOSFET generalmente funciona variando electrónicamente el ancho del canal por el voltaje en un electrodo llamado compuerta 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 casi no requieren 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 aislantes utilizados. Bloquea eficientemente la tensión aplicada 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 permite que la carga se disipe de una manera más controlada. El aislante adicional de óxido de silicio reduce la capacitancia de la compuerta, lo que la hace vulnerable contra los picos de alta tensión que dañan inevitablemente los componentes internos. Los MOSFET son muy sensibles a las ESD. Los IGBT de tercera generación combinan las características de control de voltaje de un MOSFET con la baja capacidad de resistencia de un transistor bipolar, lo que los hace extremadamente tolerantes contra sobrecargas y picos de voltaje..

5. Aplicaciones de IGBT y MOSFET.

Los dispositivos MOSFET se usan ampliamente para conmutar y amplificar señales electrónicas en dispositivos electrónicos, generalmente para aplicaciones de alto ruido. La mayor parte de la aplicación de un MOSFET es en las fuentes de alimentación de modo conmutado, además de que se pueden usar en amplificadores de clase D. Son los transistores de efecto de campo más comunes y pueden usarse tanto en circuitos analógicos como digitales. Los IGBT, por otro lado, se utilizan en aplicaciones de potencia media a ultra alta como la fuente de alimentación en modo de conmutación, el calentamiento por inducción y el control del motor de tracción. Se usa como un componente vital en electrodomésticos modernos como automóviles eléctricos, balastos de lámparas y VFD (unidades de frecuencia variable).

IGBT vs. MOSFET: Cuadro comparativo

Resumen de IGBT vs. MOSFET

Aunque tanto el IGBT como el MOSFET son dispositivos semiconductores controlados por voltaje que se utilizan principalmente para amplificar señales débiles, los IGBT combinan la baja capacidad de resistencia de un transistor bipolar con las características de control de voltaje de un MOSFET. Con la proliferación de opciones entre los dos dispositivos, es cada vez más difícil elegir el mejor dispositivo basado solo en sus aplicaciones. 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 descargas electrostáticas y sobrecargas.