1. Spanningsgestuurde werking
In tegenstelling tot bipolaire junctie-transistors (BJT's), die stroomgestuurde apparaten zijn, zijn vermogens-MOSFET's spanningsgestuurd. Dit fundamentele kenmerk biedt verschillende belangrijke voordelen:
- Vereenvoudigde vereisten voor poortaandrijvingen
- Lager energieverbruik in het stuurcircuit
- Snellere schakelmogelijkheden
- Geen zorgen over secundaire storingen
Figuur 1: Vereenvoudigde poortaandrijfvereisten van MOSFET's vergeleken met BJT's
2. Superieure schakelprestaties
Vermogens-MOSFET's blinken uit in hoogfrequente schakeltoepassingen en bieden talloze voordelen ten opzichte van traditionele BJT's:
Figuur 2: Vergelijking van schakelsnelheid tussen MOSFET en BJT
| Parameter | Vermogens-MOSFET | BJT |
|---|---|---|
| Schakelsnelheid | Zeer snel (ns-bereik) | Matig (μs-bereik) |
| Schakelverliezen | Laag | Hoog |
| Maximale schakelfrequentie | >1 MHz | ~100 kHz |
3. Thermische eigenschappen
Power-MOSFET's vertonen superieure thermische eigenschappen die bijdragen aan hun betrouwbaarheid en prestaties:
Figuur 3: Temperatuurcoëfficiënt van RDS(aan) in vermogens-MOSFET's
- Een positieve temperatuurcoëfficiënt voorkomt thermische overstroming
- Betere stroomverdeling bij parallel gebruik
- Hogere thermische stabiliteit
- Breder veilig werkgebied (SOA)
4. Lage weerstand in de staat
Moderne vermogens-MOSFET's bereiken een extreem lage on-state weerstand (RDS(on)), wat verschillende voordelen oplevert:
Figuur 4: Historische verbetering in MOSFET RDS(aan)
5. Parallelle mogelijkheden
Vermogens-MOSFET's kunnen eenvoudig parallel worden aangesloten om hogere stromen te kunnen verwerken, dankzij hun positieve temperatuurcoëfficiënt:
Figuur 5: Stroom delen in parallel verbonden MOSFET's
6. Robuustheid en betrouwbaarheid
Power-MOSFET's bieden uitstekende robuustheids- en betrouwbaarheidskenmerken:
- Geen secundair afbraakverschijnsel
- Inherente lichaamsdiode voor beveiliging tegen omgekeerde spanning
- Uitstekend lawinevermogen
- Hoge dV/dt-capaciteit
Figuur 6: Vergelijking van Safe Operating Area (SOA) tussen MOSFET en BJT
7. Kosteneffectiviteit
Hoewel individuele vermogens-MOSFET's hogere initiële kosten kunnen hebben in vergelijking met BJT's, resulteren hun algemene voordelen op systeemniveau vaak in kostenbesparingen:
- Vereenvoudigde aandrijfcircuits verminderen het aantal componenten
- Een hoger rendement vermindert de koelingsbehoefte
- Een hogere betrouwbaarheid verlaagt de onderhoudskosten
- Kleinere afmetingen maken compacte ontwerpen mogelijk
8. Toekomstige trends en verbeteringen
De voordelen van krachtige MOSFET's blijven verbeteren met technologische vooruitgang:
Figuur 7: Evolutie en toekomstige trends in power-MOSFET-technologie
