1. การทำงานที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้า
ต่างจากทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยก (BJT) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ควบคุมกระแสไฟฟ้า MOSFET กำลังถูกควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า ลักษณะพื้นฐานนี้ให้ประโยชน์ที่สำคัญหลายประการ:
- ข้อกำหนดไดรฟ์เกตแบบง่าย
- ลดการใช้พลังงานในวงจรควบคุม
- ความสามารถในการสลับที่รวดเร็วยิ่งขึ้น
- ไม่ต้องกังวลเรื่องความเสียหายรอง
รูปที่ 1: ข้อกำหนดไดรฟ์เกตแบบง่ายของ MOSFET เทียบกับ BJT
2. ประสิทธิภาพการสลับที่เหนือกว่า
MOSFET กำลังเป็นเลิศในการใช้งานสวิตช์ความถี่สูง โดยมีข้อได้เปรียบเหนือ BJT แบบดั้งเดิมมากมาย:
รูปที่ 2: การเปรียบเทียบความเร็วการสลับระหว่าง MOSFET และ BJT
| พารามิเตอร์ | เพาเวอร์มอสเฟต | บีเจที |
|---|---|---|
| ความเร็วในการสลับ | เร็วมาก (ช่วง ns) | ปานกลาง (ช่วง μs) |
| การสูญเสียการสลับ | ต่ำ | สูง |
| ความถี่การสลับสูงสุด | >1 เมกะเฮิรตซ์ | ~100กิโลเฮิรตซ์ |
3. ลักษณะทางความร้อน
MOSFET กำลังไฟแสดงคุณลักษณะทางความร้อนที่เหนือกว่าซึ่งมีส่วนทำให้เกิดความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพ:
รูปที่ 3: ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของ RDS (เปิด) ใน MOSFET กำลัง
- ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่เป็นบวกช่วยป้องกันการระบายความร้อน
- การแบ่งปันกระแสที่ดีขึ้นในการทำงานแบบขนาน
- เสถียรภาพทางความร้อนที่สูงขึ้น
- พื้นที่ปฏิบัติการที่ปลอดภัย (SOA) ที่กว้างขึ้น
4. ความต้านทานในสถานะต่ำ
MOSFET กำลังสมัยใหม่มีความต้านทานในสถานะที่ต่ำมาก (RDS(on)) ซึ่งนำไปสู่คุณประโยชน์หลายประการ:
รูปที่ 4: การปรับปรุงในอดีตใน MOSFET RDS(on)
5. ความสามารถในการขนาน
Power MOSFET สามารถเชื่อมต่อแบบขนานได้อย่างง่ายดายเพื่อรองรับกระแสที่สูงขึ้น ด้วยค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่เป็นบวก:
รูปที่ 5: การแชร์ปัจจุบันใน MOSFET ที่เชื่อมต่อแบบขนาน
6. ความทนทานและความน่าเชื่อถือ
Power MOSFET นำเสนอคุณสมบัติด้านความทนทานและความน่าเชื่อถือที่ยอดเยี่ยม:
- ไม่มีปรากฏการณ์การพังทลายรอง
- ไดโอดตัวเครื่องโดยธรรมชาติสำหรับการป้องกันแรงดันย้อนกลับ
- ความสามารถในการถล่มที่ยอดเยี่ยม
- ความสามารถ dV/dt สูง
รูปที่ 6: การเปรียบเทียบพื้นที่ปฏิบัติการที่ปลอดภัย (SOA) ระหว่าง MOSFET และ BJT
7. ความคุ้มทุน
แม้ว่า MOSFET กำลังแต่ละตัวอาจมีต้นทุนเริ่มต้นที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับ BJT แต่ประโยชน์โดยรวมระดับระบบมักจะส่งผลให้ประหยัดต้นทุน:
- วงจรขับเคลื่อนแบบง่ายช่วยลดจำนวนส่วนประกอบ
- ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นช่วยลดความต้องการในการทำความเย็น
- ความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้นจะช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษา
- ขนาดที่เล็กลงทำให้มีการออกแบบที่กะทัดรัด
8. แนวโน้มในอนาคตและการปรับปรุง
ข้อดีของ Power MOSFET ยังคงได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี:
รูปที่ 7: วิวัฒนาการและแนวโน้มในอนาคตของเทคโนโลยี Power MOSFET
