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| 24 전력 MOSFET과 반대로, IGBT의 온 상태 전압 강하는 다이오드의 임계값 아래로 떨어지지 않습니다. 작동 중에 매개변수가 바뀌므로 알맞은 부품의 선택은 단순히 데이터시트에서 알맞은 수치를 선택하는 문제가 아닙니다. MOSFET의 R DS(ON) 과 IGBT의 온 상태 전압 강하가 모두 온도와 전류의 영향을 받으며, 두 유형의 소자가 모두 작동 중 열에 취약합니다. MOSFET의 전압 강하는 전류에 비례하고, R DS(ON) 은 온도와 함께 증가합니다. IGBT의 전압 강하는 다이오드의 전압 강하와 유사하며, 전류의 대수 값과 함께 증가하고 온도와 함께 비교적 일정하게 유지됩니다. 와이드 밴드 갭 혁명 최근까지 실리콘 MOSFET과 IGBT 는 전기 모터에 전력을 공급하기 위해 선택하는 부품이었습니다. 많은 애플리케이션이 완벽히 허용 가능한 옵션으로 남아 있지만, 이제는 와이드 밴드 갭 기술의 상용화로 인해 선택권이 더 넓어졌습니다. 지난 10 년간 GaN(질화갈륨) 및 SiC(실리콘 카바이드) 반도체가 출시되어 거의 모든 경우에 실리콘 트랜지스터보다 더 나은 특성을 제공했습니다. 밴드 갭은 전자와 정공이 가전자대에서 전도대로 전이하는 데 필요한 에너지입니다. 실리콘의 밴드 갭이 1.12eV 인 반면, SiC와 GaN의 밴드 갭은 각각 3.26eV와 3.39eV입니다. 세 가지 물질의 항복 전계도 그 상황이 비슷합니다. SiC는 3.5MV/cm, GaN은 3.3MV/cm, 실리콘은 0.3MV/cm입니다. 이러한 수치는 GaN과 SiC가 더 높은 전압을 유지하는 능력이 10배 이상 더 높음을 의미합니다. 실용적 측면에서는 두 가지 와이드 밴드 갭 소재가 더 빠르게 전환할 수 있고 더 높은 전압을 더 오랫동안 처리할 수 있으므로 더욱 효율적입니다. 또한 실리콘보다 더 높은 작동 온도에 견딜 수도 있는데, 실리콘 소자의 경우 내열성이 200°C에 불과한 데 비해 SiC 의 경우 약 600°C, GaN의 경우 약 300°C에 견딥니다. 그러한 이점만으로 와이드 밴드 갭 설계를 통해 더 작고 가벼운 솔루션, 더 나은 성능, 더 쉬운 열 관리를 제공할 수 있음을 의미합니다. GaN과 SiC의 밴드 갭 수치는 비슷해 보이지만, 전자 이동도 수치는 매우 다르며 이러한 수치는 신소재가 전력 처리 애플리케이션에서 사용되는 방식을 결정하는 데 큰 역할을 합니다. 전자 이동도는 전자가 전기장에 끌릴 때 전도체 또는 반도체 소재를 통해 이동할 수 있는 속도를 측정한 수치입니다. GaN 은 전자 이동도가 2,000cm2/Vs로 가장 빠르고, 실리콘이 1,400cm2/Vs로 그 뒤를 따르며, SiC는 650cm2/Vs를 제공합니다. 그처럼 더 나은 사양 덕분에 GaN 은 실리콘 MOSFET보다 10배 더 빠르게 전환할 수 있습니다. GaN 설계의 게이트 정전용량은 매우 낮아 스위칭 손실도 낮아집니다. GaN 트랜지스터가 전력 설계를 어떻게 고전력 IMS 3 평가 플랫폼 mouser.kr/gan-systems-ims-3-evaluation-platform