1. Hoạt động được điều khiển bằng điện áp
Không giống như các bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực (BJT) là thiết bị điều khiển dòng điện, MOSFET công suất được điều khiển bằng điện áp. Đặc điểm cơ bản này mang lại một số lợi ích đáng kể:
- Yêu cầu ổ đĩa cổng đơn giản hóa
- Tiêu thụ điện năng thấp hơn trong mạch điều khiển
- Khả năng chuyển đổi nhanh hơn
- Không có mối lo ngại về sự cố thứ cấp
Hình 1: Yêu cầu điều khiển cổng đơn giản của MOSFET so với BJT
2. Hiệu suất chuyển mạch vượt trội
MOSFET công suất vượt trội trong các ứng dụng chuyển mạch tần số cao, mang lại nhiều lợi thế so với BJT truyền thống:
Hình 2: So sánh tốc độ chuyển mạch giữa MOSFET và BJT
| tham số | MOSFET điện | BJT |
|---|---|---|
| Chuyển đổi tốc độ | Rất nhanh (phạm vi ns) | Trung bình (phạm vi μs) |
| Chuyển đổi tổn thất | Thấp | Cao |
| Tần số chuyển đổi tối đa | >1 MHz | ~100 kHz |
3. Đặc tính nhiệt
MOSFET công suất thể hiện các đặc tính nhiệt vượt trội góp phần nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của chúng:
Hình 3: Hệ số nhiệt độ RDS(on) trong MOSFET công suất
- Hệ số nhiệt độ dương ngăn chặn sự thoát nhiệt
- Chia sẻ dòng điện tốt hơn trong hoạt động song song
- Độ ổn định nhiệt cao hơn
- Khu vực vận hành an toàn rộng hơn (SOA)
4. Mức độ phản kháng tại chỗ thấp
MOSFET công suất hiện đại đạt được điện trở trạng thái cực thấp (RDS(bật)), mang lại một số lợi ích:
Hình 4: Lịch sử cải tiến của MOSFET RDS(on)
5. Khả năng song song
MOSFET nguồn có thể dễ dàng kết nối song song để xử lý dòng điện cao hơn nhờ hệ số nhiệt độ dương của chúng:
Hình 5: Chia sẻ dòng điện trong MOSFET kết nối song song
6. Độ chắc chắn và độ tin cậy
MOSFET điện cung cấp các tính năng chắc chắn và tin cậy tuyệt vời:
- Không có hiện tượng hư hỏng thứ cấp
- Diode cơ thể vốn có để bảo vệ điện áp ngược
- Khả năng tuyết lở tuyệt vời
- Khả năng dV/dt cao
Hình 6: So sánh Khu vực vận hành an toàn (SOA) giữa MOSFET và BJT
7. Hiệu quả chi phí
Mặc dù các MOSFET điện riêng lẻ có thể có chi phí ban đầu cao hơn so với BJT, nhưng lợi ích tổng thể ở cấp độ hệ thống của chúng thường giúp tiết kiệm chi phí:
- Mạch điều khiển đơn giản hóa giúp giảm số lượng thành phần
- Hiệu suất cao hơn làm giảm yêu cầu làm mát
- Độ tin cậy cao hơn giúp giảm chi phí bảo trì
- Kích thước nhỏ hơn cho phép thiết kế nhỏ gọn
8. Xu hướng và cải tiến trong tương lai
Ưu điểm của MOSFET điện tiếp tục được cải thiện nhờ những tiến bộ công nghệ:
Hình 7: Sự phát triển và xu hướng tương lai của công nghệ MOSFET điện
