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大PK----MOS管和IGBT管到底有什么区别?

工程师
2020-05-08 23:05:59    评分

在电子电路中,MOS 管和 IGBT 管会经常出现,它们都可以作为开关元件来使用,MOS 管和 IGBT 管在外形及特性参数也比较相似,那为什么有些电路用 MOS 管?而有些电路用 IGBT 管?


下面我们就来了解一下,MOS 管和 IGBT 管到底有什么区别吧!



什么是 MOS 管?


场效应管主要有两种类型,分别是结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(MOS 管)。



MOS 管即 MOSFET,中文全称是金属 - 氧化物半导体场效应晶体管,由于这种场效应管的栅极被绝缘层隔离,所以又叫绝缘栅场效应管。


MOSFET 又可分为 N 沟耗尽型和增强型;P 沟耗尽型和增强型四大类。


▲(MOSFET 种类与电路符号)


有的 MOSFET 内部会有个二极管,这是体二极管,或者叫寄生二极管、续流二极管。




关于寄生二极管的作用,有两种解释


1、MOSFET 的寄生二极管,作用是防止 VDD 过压的情况下,烧坏 MOS 管,因为在过压对 MOS 管造成破坏之前,二极管先反向击穿,将大电流直接到地,从而避免 MOS 管被烧坏。


2、防止 MOS 管的源极和漏极反接时烧坏 MOS 管,也可以在电路有反向感生电压时,为反向感生电压提供通路,避免反向感生电压击穿 MOS 管。


MOSFET 具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、电压控制电流等特性,在电路中,可以用作放大器、电子开关等用途。


什么是 IGBT?


IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由晶体三极管和 MOS 管组成的复合型半导体器件。


IGBT 作为新型电子半导体器件,具有输入阻抗高,电压控制功耗低,控制电路简单,耐高压,承受电流大等特性,在各种电子电路中获得极广泛的应用。



IGBT 的电路符号至今并未统一,画原理图时一般是借用三极管、MOS 管的符号,这时可以从原理图上标注的型号来判断是 IGBT 还是 MOS 管。


同时还要注意 IGBT 有没有体二极管,图上没有标出并不表示一定没有,除非官方资料有特别说明,否则这个二极管都是存在的。



IGBT 内部的体二极管并非寄生的,而是为了保护 IGBT 脆弱的反向耐压而特别设置的,又称为 FWD(续流二极管)。


判断 IGBT 内部是否有体二极管也并不困难,可以用万用表测量 IGBT 的 C 极和 E 极,如果 IGBT 是好的,C、E 两极测得电阻值无穷大,则说明 IGBT 没有体二极管。


IGBT 非常适合应用于如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。


MOS管和 IGBT的结构特点



MOS 管和 IGBT 管的内部结构如下图所示



IGBT 是通过在 MOSFET 的漏极上追加层而构成的。


IGBT 的理想等效电路如下图所示,IGBT 实际就是 MOSFET 和晶体管三极管的组合,MOSFET 存在导通电阻高的缺点,但 IGBT 克服了这一缺点,在高压时 IGBT 仍具有较低的导通电阻。



另外,相似功率容量的 IGBT 和 MOSFET,IGBT 的速度可能会慢于 MOSFET,因为 IGBT 存在关断拖尾时间,由于 IGBT 关断拖尾时间长,死区时间也要加长,从而会影响开关频率。


选择 MOS管还是IGBT?



在电路中,选用 MOS 管作为功率开关管还是选择 IGBT 管,这是工程师常遇到的问题,如果从系统的电压、电流、切换功率等因素作为考虑,可以总结出以下几点:



也可从下图看出两者使用的条件,阴影部分区域表示 MOSFET 和 IGBT 都可以选用,“?”表示当前工艺还无法达到的水平。



总的来说,MOSFET 优点是高频特性好,可以工作频率可以达到几百 kHz、上 MHz,缺点是导通电阻大在高压大电流场合功耗较大;而 IGBT 在低频及较大功率场合下表现卓越,其导通电阻小,耐压高。


MOSFET 应用于开关电源、镇流器、高频感应加热、高频逆变焊机、通信电源等等高频电源领域;IGBT 集中应用于焊机、逆变器、变频器、电镀电解电源、超音频感应加热等领域。




关键词: MOSFET     IGBT     MOS管    

助工
2020-05-08 23:22:34    评分
2楼

这2种器件确实比较相似


助工
2020-05-08 23:29:39    评分
3楼

区别原来是这样啊,学习了!


助工
2020-05-08 23:59:52    评分
4楼

MOSFET 优点是高频特性好,可以工作频率可以达到几百 kHz、上 MHz,缺点是导通电阻大在高压大电流场合功耗较大;而 IGBT 在低频及较大功率场合下表现卓越,其导通电阻小,耐压高。


助工
2020-05-09 14:00:41    评分
5楼

感谢分享


助工
2020-05-09 14:02:29    评分
6楼

这个话题有趣


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