IGBTとパワーMOSFETの違い：使い分けを比較
どちらも、絶縁されたゲートを持つ、電圧制御のパワースイッチですが、電流の流れ方が違います。パワーMOSFETは、1種類のキャリアで電流を流し、抵抗のように働くので、低〜中程度の電圧で速く効率的です。IGBTは、バイポーラの出力段を加えてキャリアをあふれさせるので、高い電圧と電流でも導通損失が小さいですが、ターンオフは遅くなります。使い分けの目安は、数百ボルトまでの電圧や高い周波数ではMOSFET、高電圧・大電力ではIGBTです。
| 項目 | パワーMOSFET | IGBT |
|---|---|---|
| 構造 | ユニポーラ。多数キャリアだけで、MOSゲートで制御する | MOSゲートでバイポーラの出力段を駆動する。電子と正孔の両方が関わる |
| 一般的な耐圧の範囲 | 数Vから約900 V(シリコン)。SiCのMOSFETは数kVまで | 約600 Vから数kV |
| オン状態の損失 | 抵抗性(RDS(on))。耐圧が上がると急に大きくなる | ほぼ一定の飽和電圧(約1.5〜3 V)。高電圧・大電流では損失が小さい |
| スイッチング速度 | 速い。数十〜数百kHz、それ以上も | 遅め。通常は数十kHzまで |
| ターンオフのテール電流 | なし | あり。蓄積した少数キャリアのため、電流が少しの間流れ続ける |
| ボディダイオード | 内蔵されている | なし。パッケージの中に、別の逆並列ダイオードを加える |
| 並列接続 | 簡単。温度が上がるとオン抵抗が増え、電流が分散する | できるが、より注意が必要 |
| ゲート駆動 | 電圧駆動。スイッチングのたびにゲート電荷を供給する | 電圧駆動。通常は約15 V |
| 主な用途 | スイッチング電源、DC-DCコンバータ、充電器、低電圧のモーター駆動 | 電気自動車のインバータ(シリコンのIGBT)、産業用モーター駆動、鉄道、溶接、電力系統の機器 |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。