ماسفت MOSFET و IGBT یکی دیگر از موارد آموزشی در زمینه برد الکترونیکی و معرفی ترانزیستورها و بررسی تفاوت‌های عملکردی و کارکردی آنها می باشد. این ترانزیستورها کاربردهای متفاوتی دارند و هر کدام برای استفاده در صنعت و دستگاه خاصی مناسب تر است. یکی از موارد کاربردی این ترانزیستورها در دستگاه‌های جوش است. ترانزیستور اثر میدانی نیمه هادی اکسید فلز (MOSFET) ) و ترانزیستورهای دوقطبی با دروازه عایق بندی شده (IGBTs) به دلیل ویژگیهای برترشان بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. از IGBT در منبع تغذیه بدون وقفه (UPS)، اینورتر و مبدل خورشیدی، شارژر باتری، دستگاه‌های جوش، لامپ‌های کم مصرف، سیستم‌های مختلف کنترل کننده دور موتور، مدولاسیون پهنای پالس (PWM) )، منبع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) و غیره استفاده می‌شود و کاربردهای بیشتری نسبت به MOSFET دارد.
ترانزیستور ماسفت MOSFET
یکی از دستگاه‌های مرتبط با برد الکترونیکی ترانزیستورهای ماسفت MOSFET هستند. MOSFET یک دستگاه سوئیچینگ متداول و با ولتاژ کنترل شده بر خلاف BJT که وسیله‌ای برای کنترل جریان است. MOSFET دستگاه تعویض جریان کم، ولتاژ کم و فرکانس بالا است. از سه ترمینال تشکیل شده است: دروازه ، تخلیه و منبع. این دستگاه با دو حالت مختلف همراه است: حالت‌های افزایشی و کاهشی یا تخلیه‌ای و MOSFET ها می‌توانند به صورت P-channel یا N-channel هستند. MOSFET بسته به سطح ولتاژ ترمینال دروازه متفاوت است.
در حالت کاهشی یا تخلیه‌ای، در صورت عدم وجود ولتاژ در ترمینال دروازه، حداکثر رسانایی بین منبع و تخلیه صورت می‌گیرد، در حالی که یک ولتاژ مثبت یا منفی در دروازه باعث کاهش هدایت می‌شود. در حالت افزایشی، MOSFET اگر ولتاژ در ترمینال دروازه وجود نداشته باشد، انجام نمی‌شود و اگر ولتاژ بیشتر باشد، انتقال انجام می‌شود. از ماسفت افزایشی بیشتر از ماسفت کاهشی یا تخلیه‌ای استفاده می‌شود. MOSFET یک سوئیچ کنترل شده با ولتاژ است و می‌توانند در فرکانس‌های بالا و ولتاژهای پایین کار کنند و برای عملکرد سریع تر سوئیچینگ با افت ولتاژ کم کاملاً مناسب هستند.
ترانزیستور IGBT
یکی دیگر از دستگاه‌های مرتبط با برد الکترونیکی ترانزیستورهای IGBT هستند. این ترانزیستورها ترکیبی از خصوصیات و ویژگیهای MOSFET و BJT بوده که به صورت یکپارچه طراحی شده است. از آنجایی که ترانزیستورهای BJT از ظرفیت اعمال جریان الکتریکی بالایی برخوردار هستند و کنترل MOSFET آسان است، IGBT ها برای برنامه‌های متوسط و پر قدرت ترجیح داده می‌شوند. این دستگاه حامل اقلیت بار الکتریکی است و امپدانس ورودی بالایی دارد.
در این دستگاه سه ترمینال وجود دارد: امیتر ، کلکتور و دروازه. دروازه یک ترمینال کنترل است، در حالی که کلکتور و ترمینال امیتر برای مسیر هدایت در ارتباط هستند. IGBT یک ساختار چهار لایه P-N-P-N شبیه تریستور ها است. شکل زیر لایه‌های مختلف IGBT را نشان می‌دهد، که در آن جریان الکترون‌ها از طریق ناحیه تخلیه و کانال، سوراخ‌های بیشتری را به داخل ناحیه تخلیه به سمت امیتر ایجاد می‌کند. از آنجا که جریان فعلی از سوراخ‌ها و الکترون‌ها تشکیل شده، جریان از ماهیت دوقطبی برخوردار است.
تفاوت‌های ترانزیستورهای ماسفت MOSFET و IGBT
در ادامه مقاله در زمینه آموزش‌های مربوط به آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی تفاوت‌های بین ترانزیستورهای ماسفت MOSFET و IGBT بررسی خواهند شد.
1- MOSFET یک دستگاه حامل اکثریت است که در آن هدایت جریان الکتریکی از طریق الکترون‌ها انجام می‌شود، در حالی که IGBT جریانی شامل الکترون‌ها و سوراخ‌ها است. تزریق حامل‌های اقلیت (سوراخ ها) به ناحیه تخلیه به دلیل مدولاسیون هدایت، به طور قابل توجهی ولتاژ مرحله را کاهش می‌دهد. این مزیت افت ولتاژ در حالت پایین نسبت به MOSFET است که اندازه تراشه کوچکتر و دستگاه ارزان تری است.
2- IGBT از ترمینال های امیتر ، کلکتور و دروازه تشکیل شده است، در حالی که MOSFET از ترمینال‌های منبع، تخلیه و دروازه تشکیل شده است.
3-استفاده از IGBT برای کاربردهای ولتاژ بالاتر بهتر خواهد بود زیرا یک قطبی است و برای جریان معکوس نیاز به دیود اضافی دارد. به دلیل این دیود اضافی در IGBT عملکرد بسیار بالایی در مقایسه با MOSFET دارد.
4-ساختارهای ماسفت MOSFET و IGBT به غیر از بستر P در زیر بستر N بسیار شبیه به هم هستند. با توجه به این لایه اضافی، رسانایی با تزریق سوراخ‌ها افزایش می‌یابد که باعث کاهش ولتاژ در حالت روشن نیز می‌شود.
5- MOSFET با ولتاژ در حدود 600 ولت کار می‌کند، در حالی که IGBT با ولتاژ در حدود 1400 ولت درجه بندی می شود. بنابراین، در ولتاژهای بالا جریان کم و در نهایت باعث تلفات کم سوئیچینگ می‌شود.
