Power electronics digital notes b. Tech III year

Power Bipolar Junction Transistor (BJT)
Power BJT is used traditionally for many applications. However, IGBT (Insulated-Gate Bipolar 
Transistor) and MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) have replaced it for 
most of the applications but still they are used in some areas due to its lower saturation voltage over the 
operating temperature range. IGBT and MOSFET have higher input capacitance as compared to BJT. 
Thus, in case of IGBT and MOSFET, drive circuit must be capable to charge and discharge the internal 
capacitances. 
Figure: 1. 32. Symbol of transistor 

---

40 | 
P a g e
The BJT is a three-layer and two-junction npn or pnp semiconductor device as given in Fig. 32. (a) and 
(b). 
Although BJTs have lower input capacitance as compared to MOSFET or IGBT, BJTs are 
considerably slower in response due to low input impedance. BJTs use more silicon for the same drive 
performance. 
In the case of MOSFET studied earlier, power BJT is different in configuration as compared to simple 
planar BJT. In planar BJT, collector and emitter is on the same side of the wafer while in power BJT it 
is on the opposite edges as shown in Fig. 33. This is done to increase the power-handling capability of 
BJT. 
Figure: 1. 33. Structure of transistor 
Power n-p-n transistors are widely used in high-voltage and high-current applications which will be 
discussed later. 
Input and output characteristics of planar BJT for common-emitter configuration are shown in Fig. 34. 
These are current-voltage characteristics curves. 

---

41 | 
P a g e
Figure: 1. 34. Input and output characteristics of BJT 
Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor (Power)
MOSFET is a voltage-controlled majority carrier (or unipolar) three-terminal device. As compared to 
the simple lateral channel MOSFET for low-power signals, power MOSFET has different structure. It 
has a vertical channel structure where the source and the drain are on the opposite side of the silicon 
wafer as shown in Figure. This opposite placement of the source and the drain increases the capability 
of the power MOSFET to handle larger power. 
N-channel enhancement type MOSFET is more common due to high mobility of electrons.