Transistörler, elektrik sinyallerini ve elektrik gücünü büyüten veya değiştiren küçük, yarı iletken cihazlardır. Transistörler, modern elektronikte bir elektrik devresinin temel yapı taşlarıdır. IGBT ve MOSFET, çeşitli voltajlara sahip farklı cihazlarda kullanılan üç terminalli iki tip transistördür. Bu transistörlerin ne olduğuna ve ne gibi farklılıklara sahip olduklarına bir göz atalım.
IGBT ve MOSFET
IGBT ve MOSFET arasındaki fark, IGBT'nin terminallerinin emiter, toplayıcı ve kapı olması, MOSFET'in ise kaynak, tahliye ve kapı terminallerinden oluşmasıdır. MOSFET bir seferde bir gövde terminali içerebilir. Bununla birlikte, her iki cihaz da voltajla kontrol edilir.
IGBT, çeşitli elektrik sinyallerini yükseltmek veya aralarında geçiş yapmak için çeşitli cihazlarda kullanılan üç terminalli bir yarı iletken anahtarlama cihazıdır. Terminalleri Kollektör, emitör ve kapıdır. "Toplayıcı" ve "yayıcı" çıkış terminalleridir ve "geçit" giriş terminalidir. Bipolar Kavşak Transistörü (BJT) ve MOSFET arasında bir geçiş olduğu için ideal bir yarı iletken anahtarlama cihazıdır.
MOSFET, devre sinyallerini büyütmede veya değiştirmede kullanılan dört terminalli voltaj kontrollü bir yarı iletken cihazdır. MOSFET'ler açık ara en yaygın kullanılan transistörlerdir. Bir p-tipi veya bir n-tipi yarı iletken ile yapılabilir. Terminalleri bir kaynak, tahliye, kapı ve gövdedir. Bazen gövde terminali kaynak terminale bağlanır, böylece onu üç terminalli bir cihaz haline getirir.
IGBT ve MOSFET Karşılaştırma Tablosu
| Karşılaştırma Parametreleri | IGBT | MOSFET |
| Terminaller | Terminalleri toplayıcı, emitör ve kapıdır. | Terminalleri kaynak, tahliye, kapı ve gövdedir. |
| Yük tasıyıcıları | Elektronlar ve delikler yük taşıyıcılarıdır. | Elektronlar ana iletkenlerdir. |
| kavşaklar | PN bağlantılarına sahiptir. | PN bağlantıları yoktur. |
| anahtarlama frekansları | MOSFET'ten daha düşük bir anahtarlama frekansına sahiptir. | Daha yüksek anahtarlama frekansına sahiptir. |
| Elektrostatik deşarj | Elektrostatik deşarja karşı oldukça toleranslıdır. | Elektrostatik boşalma metal oksit tabakasına zararlı olabilir. |
IGBT nedir?
Yalıtılmış Kapı Bipolar Transistör veya IGBT, BJT ve MOSFET arasında bir geçiş olan bir transistördür. Bir BJT'nin çıkış anahtarlama ve iletim özelliklerine sahiptir ancak MOSFET gibi voltaj kontrollüdür. Voltaj kontrollü olduğundan, cihaz üzerinden iletimi sürdürmek için sadece az miktarda voltaj gerektirir.
IGBT, transistör adı verilen yarı iletken aygıtın düşük doyma voltajını ve ayrıca bir MOSFET'in yüksek empedans ve anahtarlama hızını birleştirir. Cihaz, sıfır geçit akımı sürücüsü ile büyük toplayıcı-yayıcı akımlarını işleme kapasitesine sahiptir. Üç terminali arasında, toplayıcı ve emitör terminalleri, iletkenlik yolu ile ilişkilidir ve kapı terminali, cihazı kontrol etmek için bağlantılıdır.
IGBT, yüksek voltaj ve yüksek akım durum uygulamaları için idealdir. Birçok elektronik cihazda yüksek verimle hızlı anahtarlama için kullanılır. IGBT'ler, AC ve DC motor sürücüleri, Anahtarlamalı Güç Kaynakları (SMPS), invertörler, Düzenlenmemiş Güç Kaynağı (UPS), cer motoru kontrolü ve endüksiyonlu ısıtma gibi çeşitli cihazlarda kullanılır.
IGBT kullanmanın avantajı, daha yüksek voltaj çalışması, daha düşük giriş kayıpları ve daha fazla güç kazancı sunmasıdır. Bununla birlikte, akımı yalnızca “ileri” yönde değiştirebilir. Tek yönlü bir cihazdır.
MOSFET nedir?
MOSFET veya Metal Oksit Yarı İletken Alan Etkili Transistör, elektronik sinyalleri büyütmek veya değiştirmek için kullanılan yarı iletken bir cihazdır. Terminalleri olarak kaynak, tahliye, kapı ve gövde ile 4 terminalli bir cihazdır. Bazı durumlarda, gövde ve kaynak terminalleri bağlanır ve terminal sayısı 3'e düşer.
Yük iletkenleri (elektronlar veya delikler), MOSFET'e kaynak terminali üzerinden kanala girer ve tahliye terminali üzerinden çıkar. Kanalın genişliği kapı terminali tarafından kontrol edilir. Kapı, kaynak ve tahliye terminali arasında yer alır ve ince bir metal oksit tabakası yoluyla kanaldan izole edilir. Kapı terminalinin yalıtılması nedeniyle Yalıtılmış Kapı Alan Etkili Transistör veya IGFET olarak da bilinir.
Bir MOSFET, düşük voltajlarda çalışırken bile oldukça verimlidir. Yüksek bir anahtarlama hızına sahiptir ve neredeyse hiç geçit akımı yoktur. Analog ve dijital devrelerde, MOS sensörlerinde, hesap makinelerinde, amplifikatörlerde ve dijital telekomünikasyon sistemlerinde kullanılır.
MOSFET'ler cihazda kararsızlık oluşturduğundan yüksek voltaj seviyelerinde verimli çalışamamakla birlikte ve metal oksit tabakasına sahip olduğundan elektrostatik değişimlerden dolayı her zaman hasar görme riski taşır.
IGBT ve MOSFET Arasındaki Temel Farklar
IGBT ve MOSFET'in ikisi de voltaj kontrollüdür, ancak göze çarpan ana farklardan biri, IGBT'nin 3 terminalli bir cihaz ve MOSFET'in 4 terminalli bir cihaz olmasıdır. Çok benzer olmalarına rağmen, her ikisinin de iki transistör arasında birkaç farkı vardır.
Çözüm
IGBT'ler ve MOSFET'ler, eski tip transistörlerin ve elektrik devrelerinde kullanılan diğer mekanik cihazların yerini hızla alıyor. Yüksek verimlilikleri ve yüksek anahtarlama frekansları, onları devrenin vazgeçilmez bir parçası haline getiriyor. Her ikisi de voltaj kontrollü olduğundan, aralarında bir seçim yapmak genellikle zordur.
IGBT, MOSFET ile BJT arasında bir geçiş olsa da, her durumda en iyi cevap değildir. MOSFET'ler de yıllar içinde büyük ölçüde geliştirildi ve daha dinamik bir cihaz olduklarını gösterdiler. Bununla birlikte, IGBT'ler yüksek voltajlarda verimli bir şekilde çalıştığından ve MOSFET'ler düşük voltajlarda inanılmaz derecede iyi çalıştığından, seçim genellikle cihaz için hangi çıktının gerekli olduğuna bağlıdır.
Referanslar
- http://not2fast.com/electronics/theory_docs/choosewisely.pdf
- https://ghioni.faculty.polimi.it/pel/readmat/gate-drive.pdf
