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不断学习,方能不断进步!接下来,我们将深入探讨MOS管与IGBT管之间的核心差异。
、MOS管概述场效应管,作为电子领域中的一种重要器件,主要包括两大类型:结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(MOS管)。而MOS管,即MOSFET,其全称是金属-氧化物半导体场效应晶体管。这种场效应管的独特之处在于其栅极被一层绝缘层所隔离,因此得名绝缘栅场效应管。MOS管,即MOSFET,根据其结构特点,进一步可细分为N沟耗尽型、N沟增强型、P沟耗尽型以及P沟增强型四大类别。MOSFET的种类及其电路符号解析
某些MOSFET内部会包含一个二极管,通常被称为体二极管或寄生二极管,有时也称作续流二极管。这个寄生二极管在MOSFET中扮演着重要的角色。它能够在VDD过压时保护MOS管,因为当过压即将对MOS管造成损害之前,二极管会首先反向击穿,将大电流引入地线,从而确保MOS管不会被烧坏。此外,它还能在MOS管的源极和漏极反接时起到保护作用,同时为电路中的反向感生电压提供通路,避免反向感生电压击穿MOS管。
MOSFET以其高输入阻抗、快速开关速度、出色的热稳定性以及电压控制电流的特性,在电路中有着广泛的应用,如放大器和电子开关等。
2、IGBT的定义与特性IGBT,即绝缘栅双极型晶体管,是一种结合了晶体三极管与MOS管的复合型半导体器件。它凭借高输入阻抗、低电压控制功耗、简洁的控制电路以及出色的耐高压与大电流承受能力,在众多电子电路中发挥着至关重要的作用。IGBT的电路符号尚未形成统一标准,因此在绘制原理图时,通常借用三极管或MOS管的符号来表示。然而,我们可以通过原理图上的型号标注来区分是IGBT还是MOS管。此外,还需留意IGBT是否配备体二极管,尽管图上未明确标出,但除非官方资料有特别说明,否则通常认为该二极管是存在的。IGBT内部的体二极管,亦被称为FWD(续流二极管),并非寄生存在,而是专为保护IGBT免受脆弱反向耐压的损害而精心设计。要判断IGBT内部是否配备体二极管,一个简便的方法是使用万用表测量其C极和E极。若IGBT状态良好,C、E两极间的电阻值将显示为无穷大,这便意味着该IGBT未配备体二极管。IGBT在交流电机、变频器、开关电源、照明电路以及牵引传动等多个领域均有着广泛的应用。
3、MOS管与IGBT的结构特点MOS管与IGBT的内部结构示意图如下:
通过观察其内部结构,我们可以更深入地了解这两种器件的工作原理和特性。IGBT的构造是在MOSFET的基础上,通过在其漏极上增加一层来形成的。其理想等效电路展示了IGBT实际上是由MOSFET与晶体管三极管共同组成的。尽管MOSFET存在导通电阻相对较高的不足,但IGBT成功克服了这一局限,即使在高压环境下,也能保持较低的导通电阻。此外,在相似的功率容量下,IGBT的开关速度可能会稍逊于MOSFET。这主要是因为IGBT存在关断拖尾现象,导致死区时间相应延长,进而影响其开关频率。
4、选择MOS管还是IGBT?在电路设计中,工程师们常常面临一个选择:是采用MOS管作为功率开关,还是选用IGBT管。为了更好地做出决策,我们可以从系统的电压、电流需求以及切换功率等综合因素进行考虑。基于这些因素,我们可以总结出以下几点来指导选择。也可以参考下图来了解两者适用的条件。图中阴影部分表示MOSFET和IGBT均可选用的范围,而“?”则代表当前工艺尚未能达到的水平。总体而言,MOSFET的优势在于其出色的高频特性,能够支持高达几百kHz、甚至上MHz的工作频率。然而,它的缺点是在高压大电流环境下,由于导通电阻较大,功耗也会相应增加。相比之下,IGBT在低频及大功率场合下则表现出色,其导通电阻小且耐压能力高。因此,MOSFET常被用于开关电源、镇流器、高频感应加热、高频逆变焊机以及通信电源等高频电源领域;而IGBT则主要被应用于焊机、逆变器、变频器、电镀电解电源以及超音频感应加热等领域。