ماسفت بهتره یا IGBT ؟ در انتخاب ماسفت یا IGBT به چه نکاتی باید دقت کرد؟

انتخاب ماسفت یا IGBT یکی از مهمترین دغدغه های هر طراحی است. در این مقاله سعی داریم به صورت بسیار ساده ویژگیهای هر یک از این کلیدهای قدرت را شرح دهیم. تا بتوان به راحتی با توجه به کاربرد یکی از آنها را انتخاب کنیم. جهت انتخاب ماسفت یا IGBT ابتدا باید نکاتی در مورد ترانزیستورهای معمولی BJT ارائه دهیم.

ویژگی های ترانزیستور BJT

تا قبل سال 1970 BJT تنها ترانزیستورهای قدرت موجود بودند. BJTها دارای سه پایه بنام­های گیت، امیتر و کلکتور هستند. آنها برای روشن شدن به جریان بیس بالایی نیاز دارند (راه اندازی آنها بر اساس جریان بیس می باشد). مشخصه خاموشی نسبتا کندی دارند و تلفات هدایتی آنها به ولتاژ کلکتور امیتر بستگی دارد. اگر ترانزیستور به درستی وارد ناحیه اشباع گردد تلفات هدایتی بسیار کمی خواهند داشت. BJTها دارای ضریب دمایی منفی هستند که موازی کردن آنها را با مشکل مواجه می کند. به طور خلاصه BJT ها دارای مشخصه ورودی نامناسب و مشخصه خروجی مناسبی هستند و دارای تلفات هدایتی کم هستند.

ویژگی های ماسفت MOSFET

ماسفت های قدرت دارای سه پایه بنام گیت، درین و سورس هستند. برای روشن شدن ماسفت کافی است ولتاژی حدود 15 ولت به دو سر گیت سورس اعمال گردد. (راه اندازی بر اساس ولتاژ بوده و جریانی چندانی کشیده نمی شود). برای خاموش شدن ماسفت کافی است ولتاژ گیت سورس صفر شود. (معمولاً برای افزایش سرعت خاموشی ولتاژ منفی اعمال می شود). در واقع کنترل کلیدزنی ماسفت با کمک ولتاژ گیت براحتی امکان پذیر می باشد. سرعت قطع و وصل بسیار سریع است و ماسفت می تواند در فرکانسهای بسیار بالا براحتی کلیدزنی شود. بنابراین ماسفتهای در کاربردهایی نظیر مبدلهای DC به DC و اینورترها کاربرد دارند.
تنها نقطه ضعف ماسفت ها مقاومت خروجی آنها است که مقدار بالایی است. یعنی با افزایش جریان، تلفات هدایتی ماسفت به شدت افزایش خواهد یافت. بنابراین استفاده از ماسفت ها به توان های کم محدود می شود. همچنین اگر ولتاژ کاری ماسفت بالا رود تلفات هدایتی آن نیز به افزایش خواهد یافت. با توجه به ضریب دمایی مثبت ماسفت، براحتی می توان ماسفت ها را موازی کرد. به طور خلاصه ماسفت ها دارای مشخصه ورودی خوبی هستند. ولی مشخصه خروجی مناسبی ندارند. یعنی در مقایسه با BJTها دارای تلفات کلیدزنی کم ولی تلفات هدایتی بالاتری هستند.

ویژگی های IGBT جهت فهمیدن انتخاب ماسفت یا IGBT

برای انتخاب ماسفت یا IGBT کافی است ویژگی های IGBT را نیز بیان کنیم. IGBTها مشخصه ورودی ماسفت ها و مشخصه خروجی BJTها را خواهند داشت. دارای سه پایه بنام های گیت، امیتر و کلکتور هستند. مانند ماسفت ها برای روشن شدن ولتاژی حدود 15 ولت به دو سر گیت امیتر اعمال می گردد ( راه اندازی بر اساس ولتاژ است) و برای خاموش شدن کافی است ولتاژ گیت امیتر صفر شود (معمولاً جهت افزایش سرعت خاموشی ولتاژ منفی اعمال می گردد). بنابراین دارای سرعت کلیدزنی مناسبی خواهد بود (البته سرعت کلیدزنی آن کمتر از ماسفت است). با توجه به ضریب دمایی نامناسب IGBTها، در موازی کردن آنها باید دقت کرد. نکات مربوط به موازی کردن IGBTها را در این مقاله می توانید دنبال کنیید. تلفات هدایتی IGBT همانند BJT بسیار کم می باشد بنابراین در کاربردهای توان بالا قابل استفاده است. قیمت IGBTها نسبت به ماسفت ها بالاتر است.

انتخاب ماسفت یا IGBT براساس کاربرد

انتخاب ماسفت یا IGBT را می توان با توجه به مطالب عنوان شده در بالا توضیح داد. همانطور که گفتیم سرعت کلیدزنی IGBT نسبت به ماسفت کندتر است بویژه IGBT زمان خاموش شدن طولانی تری دارد و همچنین تلفات کلیدزنی IGBT بالاتر است. این در حالی است که IGBT ها تحمل ولتاژ بالاتری دارند و حتی در زمان عبور جریان های بالا و در دماهای بالا تلفات هدایتی کمتری نسبت ماسفت ها خواهند داشت. قیمت IGBTها از ماسفت ها بیشتر است. با توجه به این مطالب، انتخاب ماسفت یا IGBT به صورت زیر خواهد بود. برای مطالعه بیشتر می توانید به این سایت نیز مراجعه کنید.

• برای ولتاژ کاری زیر 250 ولت ماسفت انتخاب می گردد.
• برای ولتاژ کاری بیش از 1000 ولت IGBT انتخاب می گردد.
• در ولتاژ کاری بین 250 تا 1000 ولت انتخاب ماسفت یا IGBT به صورت زیر می باشد: 1) برای کاربردهایی با فرکانس کاری کمتر از 20KHz نظیر اینورترها بهتر است از IGBT استفاده شود. 2) برای کاربردهایی با فرکانس کاری بالا از ماسفت استفاده می شود. 3) برای کاربردهای توان پایین (کمتر از 500 وات) ماسفت و برای کاربردهای توان بالا از IGBT استفاده می شود.