1. Fonctionnement contrôlé en tension
Contrairement aux transistors à jonction bipolaire (BJT) qui sont des dispositifs contrôlés en courant, les MOSFET de puissance sont contrôlés en tension. Cette caractéristique fondamentale offre plusieurs avantages significatifs :
- Exigences simplifiées en matière d'entraînement de portail
- Consommation d'énergie réduite dans le circuit de commande
- Capacités de commutation plus rapides
- Pas de soucis de panne secondaire
Figure 1 : Exigences simplifiées en matière de commande de grille des MOSFET par rapport aux BJT
2. Performances de commutation supérieures
Les MOSFET de puissance excellent dans les applications de commutation haute fréquence, offrant de nombreux avantages par rapport aux BJT traditionnels :
Figure 2 : Comparaison des vitesses de commutation entre MOSFET et BJT
| Paramètre | MOSFET de puissance | BJT |
|---|---|---|
| Vitesse de commutation | Très rapide (gamme ns) | Modéré (plage μs) |
| Pertes de commutation | Faible | Haut |
| Fréquence de commutation maximale | >1 MHz | ~100 kHz |
3. Caractéristiques thermiques
Les MOSFET de puissance présentent des caractéristiques thermiques supérieures qui contribuent à leur fiabilité et leurs performances :
Figure 3 : Coefficient de température du RDS(on) dans les MOSFET de puissance
- Le coefficient de température positif empêche l'emballement thermique
- Meilleur partage de courant en fonctionnement parallèle
- Stabilité thermique supérieure
- Zone d’exploitation sécurisée (SOA) plus large
4. Faible résistance à l’état passant
Les MOSFET de puissance modernes atteignent une résistance à l'état passant (RDS(on)) extrêmement faible, ce qui présente plusieurs avantages :
Figure 4 : Amélioration historique du MOSFET RDS(on)
5. Capacité de mise en parallèle
Les MOSFET de puissance peuvent être facilement connectés en parallèle pour gérer des courants plus élevés, grâce à leur coefficient de température positif :
Figure 5 : Partage de courant dans les MOSFET connectés en parallèle
6. Robustesse et fiabilité
Les MOSFET de puissance offrent d'excellentes caractéristiques de robustesse et de fiabilité :
- Pas de phénomène de panne secondaire
- Diode corporelle inhérente pour la protection contre les tensions inverses
- Excellente capacité avalancheuse
- Capacité dV/dt élevée
Figure 6 : Comparaison de la zone de fonctionnement sûre (SOA) entre MOSFET et BJT
7. Rentabilité
Même si les MOSFET de puissance individuels peuvent avoir un coût initial plus élevé que les BJT, leurs avantages globaux au niveau du système se traduisent souvent par des économies de coûts :
- Les circuits de commande simplifiés réduisent le nombre de composants
- Une efficacité plus élevée réduit les besoins en refroidissement
- Une fiabilité plus élevée réduit les coûts de maintenance
- Une taille plus petite permet des conceptions compactes
8. Tendances et améliorations futures
Les avantages des MOSFET de puissance continuent de s'améliorer avec les progrès technologiques :
Figure 7 : Évolution et tendances futures de la technologie MOSFET de puissance
