IGBT vs. Power MOSFET für Schaltanwendungen. Wo soll die Grenze gezogen werden?

Für niedrigere Durchbruchspannungen ist ein Leistungs-MOSFET aufgrund seines höheren Wirkungsgrades, der höheren Kommutierungsgeschwindigkeit und des niedrigeren Preises eindeutig das richtige Gerät.

Wo soll die Linie gezogen werden, ab welcher IGBTs die bevorzugte Lösung übernehmen? Was sind die relevanten Entscheidungskriterien?

Die Hauptkriterien bei der Auswahl von IGBT oder MOSFET sind die Nennspannung, die Leistungsverluste (Effizienz des gesamten Systems) und natürlich die Kosten des gesamten Systems. Wenn Sie sich für einen anderen entscheiden, kann dies nicht nur die Verluste der Transistoren, sondern auch das Gewicht und die Kosten der Kühlung, die Größe des gesamten Produkts und auch die Zuverlässigkeit beeinträchtigen. In einigen Fällen kann z. B. eine Gewichtsbeschränkung die Verwendung eines MOSFET anstelle eines IGBT erzwingen.

Wenn Sie sich dieses Diagramm ansehen, sehen Sie verschiedene Bereiche, in denen normalerweise die einzelnen Switch-Typen verwendet werden:

Die Auswahl eines bestimmten Gerätetyps hängt von der jeweiligen Anwendung und ihren Anforderungen ab.

MOSFETs dominieren in Hochfrequenz- und Niedrigstromanwendungen, da sie extrem schnell schalten und im eingeschalteten Zustand als Widerstand wirken können.

Schnelles Schalten bedeutet, dass sie verwendet werden, wenn das Gerät klein sein muss. Wenn Sie die Schaltfrequenz erhöhen, können Sie die Größe der passiven Filter reduzieren.

Die Leitungsverluste sind proportional zum Quadrat des Drainstroms und daher kann kein großer Strom durch die Struktur geleitet werden.

Sie haben auch eine begrenzte Durchbruchspannung und werden typischerweise bis zu 600 V verwendet.

IGBTs haben eine höhere Durchbruchspannung und Leitungsverluste sind ungefähr gleich Vf * Ic, daher können Sie sie in Hochstromanwendungen verwenden. Sie haben eine begrenzte Schaltgeschwindigkeit und werden daher typischerweise in industriellen Anwendungen eingesetzt, in denen niedrige Schaltfrequenzen kein Problem darstellen (akustisches Rauschen).

Diese Frage ist wirklich schwer zu beantworten. Es gibt Jobs, die FETs einfach nicht können, und einige Jobs, die IGBTs einfach nicht können. Wenn Sie sich in einem Bereich befinden, in dem beide Lösungen möglich sind, prüfen Sie die Kosten, einschließlich des Platzbedarfs und des Wärmemanagements, und wählen Sie die billigere aus. In vielen Fällen (wenn auch nicht allen) wird dies ein FET sein. In vielen Fällen wird die Entscheidung jedoch einfach durch die Anwendung für Sie getroffen.