Diferencia entre IGBT y MOSFET

Los transistores bipolares fueron los únicos transistores de potencia real utilizados hasta que aparecieron los MOSFET altamente eficientes a principios de la década de 1970. Los BJT han realizado mejoras significativas en su rendimiento eléctrico desde su creación a fines de 1947 y todavía se usan ampliamente en circuitos electrónicos. Los transistores bipolares tienen características de apagado relativamente lento y presentan un coeficiente de temperatura negativo que puede conducir a una ruptura secundaria. Los MOSFET, sin embargo, son dispositivos controlados por voltaje en lugar de controlados por corriente. Tienen un coeficiente de resistencia de temperatura positivo que detiene las fugas térmicas y, como resultado, no se produce una ruptura secundaria. Luego, los IGBT entraron en escena a fines de la década de 1980. El IGBT es básicamente un transistor entre los transistores bipolares y los MOSFET y también está controlado por voltaje como los MOSFET. Este artículo destaca algunos puntos clave que comparan 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 a gran escala, gracias a su estructura sofisticada y alta impedancia de entrada. Es un dispositivo semiconductor de cuatro terminales que controla tanto señales analógicas como digitales. La compuerta está ubicada entre la fuente y el drenaje y está aislada con una fina capa de óxido de metal que evita que la corriente fluya entre la compuerta 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 terminales que combina la capacidad de carga de corriente de un transistor bipolar con la facilidad de control de un MOSFET. Son un dispositivo relativamente nuevo en electrónica de potencia que normalmente se utiliza como interruptor electrónico en una amplia variedad de aplicaciones, desde aplicaciones de potencia media a alta, como fuentes de alimentación conmutadas (SMPS). Su estructura es casi idéntica a la de un MOSFET excepto por el sustrato ap adicional debajo del sustrato n.

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Diferencia entre IGBT y MOSFET

  1. IGBT y MOSFET básicos

IGBT significa transistor dipolo de puerta aislada, mientras que MOSFET es la abreviatura de transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido de metal. Aunque ambos son dispositivos semiconductores controlados por voltaje que funcionan mejor en aplicaciones de fuente de alimentación conmutada (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 guardianes actuales que combinan las ventajas de BJT y MOSFET para su uso en circuitos de suministro de energía y control de motores. Un MOSFET es un tipo especial de transistor de efecto de campo donde el voltaje aplicado determina la conductividad de un dispositivo.

  1. Principio de funcionamiento de IGBT y MOSFET

IGBT es básicamente un dispositivo MOSFET que controla un transistor de potencia de unión bipolar y los dos transistores están integrados en una sola pieza de silicio, pero MOSFET es el FET de puerta aislada más común, que generalmente se fabrica mediante oxidación controlada de silicio. Un MOSFET generalmente funciona cambiando el ancho del canal electrónicamente por el voltaje en un electrodo llamado puerta que se encuentra entre la fuente y el drenaje, y que está aislado con una fina capa de óxido de silicio. Un MOSFET puede operar en dos modos: modo de agotamiento y modo de mejora.

  1. Impedancia de entrada IGBT y MOSFET

Un IGBT es un dispositivo bipolar controlado por voltaje con altas impedancias de entrada y una gran capacidad de manejo de corriente de un transistor bipolar. Pueden ser fáciles de controlar en comparación con los dispositivos de control 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 la 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 efectivamente el voltaje aplicado a excepción de una pequeña corriente de fuga.

  1. Resistencia al daño

Los MOSFET son más susceptibles a las descargas electrostáticas (ESD) porque 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 de óxido de silicio adicional reduce la capacitancia de la puerta haciéndola vulnerable a picos de voltaje muy alto que inevitablemente dañan los componentes internos. Los MOSFET son muy sensibles a las ESD. Los IGBT de tercera generación combinan las características de conducción de voltaje de un MOSFET con la capacidad de baja resistencia de un transistor bipolar, lo que los hace extremadamente tolerantes contra sobrecargas y picos de voltaje.

  1. Aplicaciones IGBT y MOSFET

Los dispositivos MOSFET se usan ampliamente para convertir y amplificar señales electrónicas en dispositivos electrónicos, generalmente para aplicaciones de alto ruido. Los MOSFET se usan más comúnmente en fuentes de alimentación conmutadas y se pueden usar en amplificadores de clase D. Son los transistores de efecto de campo más comunes y se pueden usar tanto en circuitos analógicos como digitales. Por otro lado, los IGBT se utilizan en aplicaciones de potencia media a ultraalta, como fuentes de alimentación conmutadas, calentamiento por inducción y control de motores de tracción. Se utiliza como un componente crítico en los aparatos modernos, como automóviles eléctricos, balastos de lámparas y VFD (variadores de frecuencia).

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IGBT frente a MOSFET:

Resumen de IGBT vs. MOSFET

Mientras que los IGBT y los MOSFET son dispositivos semiconductores controlados por voltaje que se utilizan principalmente para amplificar señales débiles, los IGBT combinan la capacidad de baja resistencia de un transistor bipolar con las características de control de voltaje de un MOSFET. Con la proliferación de opciones entre los dos dispositivos, cada vez es más difícil elegir el mejor dispositivo basándose únicamente en sus aplicaciones. Un MOSFET es un dispositivo semiconductor de cuatro terminales, mientras que un IGBT es un dispositivo de tres terminales que es un cruce entre un transistor bipolar y un MOSFET, lo que los hace altamente tolerantes a descargas y sobrecargas electrostáticas.

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