La diferencia principal es esta: el IGBT de potencia se usa en alto voltaje y alta corriente con frecuencias de conmutación bajas, mientras que el MOSFET se usa donde se necesita conmutar muy rápido con voltajes y potencias menores. Por eso los variadores y los UPS grandes llevan módulos IGBT, y las fuentes de alimentación conmutadas llevan MOSFET. Entre las dos zonas hay una franja donde sirven ambos y el diseño decide.
Qué tienen en común
Los dos se controlan con voltaje en la compuerta. Infineon lo explica en su nota AN2011-05: dentro del IGBT hay un transistor bipolar manejado por un MOSFET, así que su control de compuerta se parece al de un MOSFET. Por eso los drivers de uno y otro se ven parecidos, aunque no son intercambiables.
Dónde difieren
| Punto | IGBT | MOSFET |
|---|---|---|
| Conducción | Tiene una caída de voltaje fija, como un diodo, más una parte resistiva | Se comporta como una resistencia (Rds on) |
| A carga muy baja | Pierde más por conducción | Siempre pierde menos que el IGBT |
| Con la temperatura | Su caída de voltaje cambia poco | La resistencia sube unas dos veces de 25 °C a 150 °C |
| Diodo interno | No lo tiene: lleva un diodo aparte | Trae un diodo interno |
| Apagado | Más lento, por la corriente de cola | Sin corriente de cola |
| Uso típico | Alto voltaje y alta corriente; domina por debajo de unos 20 kHz | Frecuencias altas, como las fuentes conmutadas, y potencias menores |
Lo de conducción, temperatura y diodo sale de la nota de Infineon. Lo de apagado y uso, de Toshiba, Fuji y Onsemi.
La frecuencia de conmutación
Toshiba ordena las aplicaciones por frecuencia en tres bandas: hasta unos 20 kHz, de 20 a 80 kHz y más de 80 kHz. Los IGBT dominan la banda baja, como trenes, control de motores grandes y UPS grandes. Los MOSFET dominan la alta, como las fuentes conmutadas. En el medio hay una zona marcada como «IGBT o MOSFET». Onsemi explica por qué el IGBT es más lento: su corriente de cola retrasa el apagado.
El voltaje y la corriente
Toshiba describe los IGBT como adecuados para alto voltaje y alta corriente, y Fuji Electric resume que los IGBT sirven para voltajes de cientos a miles de volts y los MOSFET para decenas a cientos. Eso concuerda con lo que vemos en los equipos: los módulos de variadores trabajan con buses de cientos de volts. Consulta módulos IGBT de 600 V, 1200 V y 1700 V.
Infineon añade un detalle práctico: como la caída de voltaje del IGBT cambia poco con la temperatura, es fácil conectar varios en paralelo, y eso se hace dentro de los módulos de alta corriente.
Y en las soldadoras inverter
Las soldadoras son un caso donde conviven módulos y piezas sueltas. Infineon, en su nota AN2019-10, informa que hay soldadoras de hasta 20 kW con módulos de 1200 V, que los módulos de 34 mm o más aparecen desde 250 A y que los IGBT sueltos llegan a unos 50 kVA. Así, dos soldadoras pueden verse parecidas por fuera y llevar piezas distintas por dentro. Lo explicamos en módulos IGBT para soldadoras inverter.
Qué significa esto cuando vas a reemplazar
- No cambies un IGBT por un MOSFET ni al revés: el driver, el voltaje de compuerta y las protecciones están pensados para uno solo.
- Confirma en el equipo qué tipo de pieza lleva. Si el código de la etiqueta empieza con FF, FZ, FS, BSM o CM, es un módulo IGBT. Mira cómo leer el código de un módulo IGBT.
- Si falla, la causa casi nunca está solo en la pieza: revisa por qué falla un módulo IGBT.
Preguntas rápidas
¿Qué es la corriente de cola?
Es la corriente que sigue circulando un momento después de apagar el IGBT. Toshiba señala que el MOSFET no la tiene, y por eso apaga más rápido.
¿Por qué el IGBT lleva un diodo aparte?
Porque no tiene diodo interno. Infineon explica que eso permite optimizar el diodo por separado para que combine con el IGBT.
¿Por qué se conectan varios IGBT en paralelo dentro del módulo?
Porque su caída de voltaje cambia poco con la temperatura, lo que facilita repartir la corriente. Por eso los módulos de alta corriente son de varios chips.
¿Y si el voltaje es alto y la frecuencia también?
Onsemi indica que conmutar rieles de más de 1000 V a cientos de kHz está fuera del alcance incluso de los mejores MOSFET de silicio, y que ahí entran los MOSFET de carburo de silicio. Eso es otro tema, que no cubre el catálogo de módulos IGBT.
Para entender la pieza completa, empieza por qué es un módulo IGBT. Si ya tienes el código de tu módulo, mándalo desde la página de https://digitecparts.com/modulos-igbt/ o busca en el catálogo de módulos IGBT, por ejemplo con las marcas Infineon y Fuji Electric.
