IGBT｜기초편
IGBT의 특징 : MOSFET, 바이폴라 트랜지스터와의 비교
2023.09.27
키 포인트
・IGBT, MOSFET, 바이폴라 트랜지스터의 특징을 이해하고 어플리케이션에 따라 구분하여 사용한다.
IGBT의 특징 : MOSFET, 바이폴라 트랜지스터와의 비교
파워 트랜지스터를 필요로 하는 어플리케이션의 경우, IGBT, MOSFET, 바이폴라 트랜지스터 등, 각 파워 트랜지스터의 장단점에 따라 구분하여 사용되고 있습니다. 하기 표는 각 파워 트랜지스터의 특징을 정리한 것입니다.
| MOSFET (Nch) | 바이폴라 트랜지스터 (NPN) | IGBT | |
|---|---|---|---|
| 기본 구조 |
|
|
|
| 제어 | 게이트 전압 | 베이스 전류 | 게이트 전압 |
| 허용 전류 | △ | 〇 | ◎ |
| 스위칭 속도 | ◎ | △ | 〇 |
| ON 저항 | △ | 〇 | ◎ |
※◎, 〇, △ 상대적인 비교 이미지
●MOSFET
MOSFET는 전압 구동으로 입력 임피던스가 높기 때문에 제어에 필요한 소비전력이 적고, 캐리어가 전자나 정공 중 한쪽의 유니폴라 트랜지스터이므로 스위칭 속도가 빠르다는 점이 장점입니다. 그러나, 바이폴라 트랜지스터와 같이 전도도 변조 효과를 사용할 수 없기 때문에, 고내압이 되면 ON 저항이 높아진다는 결점이 있습니다.
●바이폴라 트랜지스터
바이폴라 트랜지스터는 고내압에서도 ON 저항*이 낮다는 장점이 있습니다. 바이폴라 트랜지스터는 동작 시에 정공과 전자가 함께 이동하고, 정공이 Ｎ-층에 유입됨에 따라 저항이 저감되는 전도도 변조 효과에 의해, 전압 강하가 억제되는 특성이 있습니다. 그리고, 바이폴라 트랜지스터는 전류 증폭 동작을 하므로, 인가된 전류보다 큰 전류를 흘릴 수 있습니다. 단점으로는, 입력 임피던스가 낮아 제어에 필요한 소비전력이 크고, 양극성 캐리어를 사용하기 때문에 스위칭 속도가 늦다는 점입니다.
*파라미터로서는 포화전압.
●IGBT
IGBT는 입력부가 MOSFET 구조, 출력부가 바이폴라 구조인 복합 디바이스로, MOSFET와 바이폴라 트랜지스터의 장점을 겸비한 제품입니다. 입력 임피던스가 높기 때문에 저전력으로 구동이 가능하고, 대전류를 증폭시킬 수 있습니다. 또한, 고내압에서도 ON 저항*을 낮게 억제할 수 있습니다. 스위칭 속도는 MOSFET보다는 느리지만, 바이폴라 트랜지스터보다 빠릅니다.
*파라미터로서는 포화전압.
＜정리＞
본 편에서는 MOSFET, 바이폴라 트랜지스터, IGBT를 비교해 보았습니다. IGBT의 장점으로는 고내압에서도 저손실이고, 비교적 고속이라는 점입니다. 각각 장단점이 있으므로 기본적으로는 어플리케이션에 따라 구분하여 사용하는 것이 좋습니다. 각 파워 트랜지스터의 사용 범위 및 구분에 대해서는 「IGBT의 적용 범위」 및 「IGBT를 사용한 어플리케이션」 편을 참조하여 주십시오.
【자료 다운로드】 IGBT의 기초
IGBT는 대표적인 파워 디바이스의 일종으로, 모터 구동을 비롯한 폭넓은 어플리케이션에서 이용되고 있습니다. 본 핸드북은 IGBT의 기초 지식으로서, IGBT의 특징에 따른 적용 범위와 어플리케이션의 이미지, 구조와 동작 원리, 기타 파워 디바이스와의 비교 및 사용 구분에 대해 설명한 자료입니다.
