Sterowanie tranzystorami MOSFET lub IGBT (tranzystorami bipolarnymi z izolowaną bramką) w praktycznych obwodach zazwyczaj wymaga specjalistycznych technik, aby zapewnić prawidłowe działanie i wydajność. Jednym z praktycznych sposobów sterowania tranzystorami MOSFET lub IGBT po stronie wysokiej jest zastosowanie izolowanego obwodu sterownika bramki. Przełączniki strony wysokiego napięcia wymagają sterownika bramki, który może zapewnić napięcie bramki wyższe niż napięcie źródła, aby całkowicie włączyć i wyłączyć tranzystor. Izolowane sterowniki bramek wykorzystują transformatory lub sprzężenie pojemnościowe do izolowania sygnału sterującego od strony wysokiego napięcia, zapewniając bezpieczeństwo i niezawodność obwodu.
Aby skutecznie sterować obwodem MOSFET po stronie wysokiego napięcia, sterownik bramki musi być w stanie wygenerować napięcie bramka-źródło wyższe niż napięcie przyłożone do drenu tranzystora MOSFET. Zwykle wiąże się to z użyciem obwodu ładowania początkowego lub układu scalonego sterownika bramki strony wysokiego napięcia, który może generować napięcie wyższe niż napięcie zasilania poprzez wykorzystanie sprzężenia pojemnościowego lub wewnętrznej pompy ładującej. Sterownik bramki zapewnia pełne włączanie i wyłączanie tranzystora MOSFET w celu kontrolowania przepływu prądu przez obwód.
Sterowanie tranzystorem IGBT obejmuje podobne zasady jak sterowanie MOSFET-em po stronie wysokiej, ale wymaga sterownika bramki, który może dostarczać wyższe prądy bramki ze względu na wyższą pojemność wejściową IGBT i ładunek bramki. Sterownik bramki musi być w stanie zapewnić wystarczające napięcie i prąd, aby szybko włączać i wyłączać IGBT, aby skutecznie kontrolować aplikacje o dużej mocy. Właściwy wybór rezystora bramki i rozważenie układu są również kluczowe, aby zminimalizować straty przełączania i zapewnić niezawodne działanie.
W zastosowaniach wysokonapięciowych wybór pomiędzy tranzystorami MOSFET i IGBT zależy od konkretnych wymagań, takich jak szybkość przełączania, wydajność i możliwości obsługi napięcia. Tranzystory MOSFET są zazwyczaj preferowane w zastosowaniach o niższym napięciu i wyższej częstotliwości ze względu na ich duże prędkości przełączania i mniejsze straty przewodzenia. Jednakże w zastosowaniach wysokonapięciowych (zwykle powyżej 600 V) często preferowane są tranzystory IGBT ze względu na ich zdolność do radzenia sobie z wyższymi napięciami i większą gęstością prądu bardziej efektywnie niż tranzystory MOSFET.
Aby sterować tranzystorem MOSFET za pomocą tranzystora, szczególnie w zastosowaniach o małej mocy, powszechnym podejściem jest użycie bipolarnego tranzystora złączowego (BJT) jako przesuwnika poziomu. BJT może wzmacniać prąd z sygnału sterującego (zwykle z mikrokontrolera lub obwodu logicznego) w celu sterowania bramką MOSFET-u. Taka konfiguracja pozwala na efektywne przełączanie MOSFET-u, zapewniając jego pełne włączanie i wyłączanie z minimalnym opóźnieniem.
Tak, w wielu przypadkach sterownik MOSFET może być używany do sterowania tranzystorem IGBT. Chociaż tranzystory IGBT zazwyczaj wymagają wyższych napięć i prądów sterujących bramką w porównaniu z tranzystorami MOSFET, wiele sterowników MOSFET zaprojektowano tak, aby spełniały te wymagania. Istotne jest, aby wybrać sterownik MOSFET, który może zapewnić odpowiednie poziomy napięcia i prądy szczytowe, aby przełączać IGBT w sposób wydajny i bezpieczny, biorąc pod uwagę charakterystykę ładunku bramki IGBT i wymagania dotyczące prędkości przełączania.
W niektórych zastosowaniach tranzystory IGBT są preferowane w stosunku do tranzystorów MOSFET ze względu na ich zdolność do skutecznego radzenia sobie z wysokimi napięciami. Tranzystory IGBT łączą w sobie zalety tranzystorów MOSFET (wysoka impedancja wejściowa i szybkie przełączanie) z zaletami tranzystorów bipolarnych (wysoka wydajność prądowa i niskie napięcie nasycenia). Dzięki temu tranzystory IGBT nadają się do zastosowań wymagających przełączania wysokiego napięcia i prądu, takich jak energoelektronika, napędy silnikowe i systemy energii odnawialnej. Ich zdolność do radzenia sobie z dużymi gęstościami prądu i napięciami znamionowymi sprawia, że są preferowanym wyborem w wielu zastosowaniach przemysłowych i motoryzacyjnych, gdzie krytyczna jest wytrzymałość i niezawodność.