BKITEC cung cấp các linh kiện công suất chính hãng, bao gồm MOSFET và IGBT, phục vụ cho các ứng dụng nguồn, biến tần, điều khiển động cơ và công nghiệp nặng. Bài viết này trình bày chuyên sâu về nguyên lý hoạt động, điều kiện phân cực, sự cố thường gặp cũng như ứng dụng thực tế của hai loại linh kiện quan trọng này.

1. Giới thiệu

Trong các hệ thống điện tử công suất, từ nguồn xung (SMPS) cho đến biến tần công nghiệp, linh kiện bán dẫn công suất đóng vai trò trung tâm. Trước đây, transistor lưỡng cực (BJT) thường được sử dụng, nhưng hạn chế về tốc độ đóng cắt và hiệu suất khiến BJT dần được thay thế bởi MOSFET và IGBT.

- MOSFET (Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor) phù hợp cho ứng dụng tần số cao và điện áp thấp đến trung bình.
- IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) kết hợp ưu điểm điều khiển của MOSFET và khả năng chịu dòng lớn của BJT, thường dùng trong ứng dụng công suất cao, điện áp lớn.

2. Nguyên lý hoạt động

2.1 MOSFET

MOSFET là linh kiện điều khiển bằng điện áp. Khi điện áp giữa Gate và Source (V_GS) vượt qua ngưỡng (V_GS(th)), kênh dẫn được hình thành và dòng điện chảy từ Drain sang Source. Đặc trưng của MOSFET là:

• Điện trở dẫn (R_DS(on)) thấp → tổn hao dẫn nhỏ.
• Điều khiển bằng điện áp → dòng cổng gần như bằng 0.
• Tốc độ đóng cắt nhanh, thích hợp cho mạch nguồn xung.

2.2 IGBT

IGBT có cấu trúc lai giữa MOSFET và BJT. Cổng (Gate) điều khiển giống MOSFET, nhưng dòng chính chạy qua lớp p-n-p-n giống BJT. Đặc trưng:

• Điện áp rơi khi dẫn nhỏ, chịu được điện áp cao (600V – vài kV).
• Khả năng dẫn dòng lớn → dùng cho motor drive, biến tần công suất cao.
• Tốc độ chậm hơn MOSFET do hiện tượng “tail current” khi tắt.

3. Điều kiện phân cực

3.1 MOSFET

• V_GS phải cao hơn V_th để MOSFET mở hoàn toàn.
• Nếu V_GS chưa đủ, MOSFET sẽ dẫn một phần, gây tổn hao nhiệt lớn.
• Cần driver cổng mạnh để nạp/xả nhanh điện dung cổng.

3.2 IGBT

• Cổng (Gate) thường điều khiển ở 15V để mở hoàn toàn.
• Điện áp ngưỡng 4–6V, nhưng nếu phân cực không đủ, IGBT sẽ hoạt động không ổn định.
• Khi tắt, dòng đuôi (tail current) cần được kiểm soát bằng mạch snubber hoặc driver chuyên dụng.

4. Sự phá hủy và rủi ro

Cả MOSFET và IGBT đều nhạy cảm với quá áp, quá dòng và nhiệt độ:

• Quá áp cổng (MOSFET): có thể phá hủy lớp oxide, dẫn đến hỏng vĩnh viễn.
• Quá áp Collector–Emitter (IGBT): gây đánh thủng, hỏng tức thì.
• Quá dòng: dẫn đến quá nhiệt, chảy junction.
• Avalanche: hiện tượng khi MOSFET chịu quá áp thoáng qua, có thể phá hỏng nếu vượt giới hạn.

Biện pháp bảo vệ: sử dụng snubber RC, diode clamp, driver phù hợp, thiết kế theo đường cong SOA (Safe Operating Area).

5. So sánh MOSFET và IGBT

Tiêu chí	MOSFET	IGBT
Điện áp hoạt động	20V – 250V	600V – vài kV
Dòng dẫn	Vừa	Lớn
Tần số chuyển mạch	Rất cao (100kHz – MHz)	Thấp hơn (kHz – chục kHz)
Ứng dụng điển hình	Nguồn xung, DC–DC converter	Biến tần, motor drive, inverter năng lượng mặt trời
Ưu điểm	Đóng cắt nhanh, tổn hao thấp	Dòng lớn, điện áp cao, tổn hao dẫn thấp
Nhược điểm	Khó dùng ở điện áp cao	Đóng cắt chậm, có tail current

6. Ứng dụng thực tế

6.1 MOSFET

• Bộ nguồn xung SMPS.
• Buck, Boost, Buck-Boost converter.
• Bộ sạc nhanh, UPS dân dụng.

6.2 IGBT

• Biến tần công nghiệp.
• Điều khiển động cơ AC/DC công suất lớn.
• Inverter năng lượng mặt trời, xe điện.

7. Kết luận

MOSFET và IGBT đều là những giải pháp bán dẫn quan trọng cho mạch công suất cao. Lựa chọn đúng linh kiện tùy thuộc vào điện áp, dòng tải, tần số hoạt động và ứng dụng thực tế. BKITEC cam kết cung cấp MOSFET và IGBT chính hãng, có đầy đủ CO/CQ, tư vấn kỹ thuật và hỗ trợ giải pháp công nghiệp.

Để được tư vấn chi tiết và báo giá linh kiện công suất chính hãng, vui lòng gửi RFQ qua trang Gửi RFQ hoặc liên hệ trực tiếp với BKITEC.