EEPW论坛

一、多子与少子器件

传统的功率器件根据主要导电载流子一般分为多子和少子器件，少子器件主要包括二极管、BJT、晶闸管、GTO等。这些器件导通的时候电流至少经过一个PN节，并且电子和空穴同时导电，其都是进入对应的PN区的少数载流子，最终形成电流。

多子器件主要有MOSFET，肖特基二极管等，这些器件都是半导体中的多数载流子导电，且一般只有一种载流子导电。

两者区别如下：

1）多子器件主要靠多数载流子导电，而少子器件主要是靠电子和空穴同时导电。

2）多子器件相对少子器件开关速度要快，因为少子器件的PN节存在载流子的积累和清除过程，相当于不仅要对势垒电容充放电还需要跟扩散电容充放电。

3）少子器件其管压降是负温度系数，温度越高其漏电流也越大；而多子导通压降为正温度系数，温度升高使得N型（或者P型）半导体中的粒子运动频率加快，从而阻力加大，压降升高。所以，少子器件不利于并联，而多子器件更适合并联，原因如下：

二、绝缘栅双极晶体管

绝缘栅双极晶体管就是我们常说的IGBT，可以说它是MOSFET的高压改进版本，MOSFET在低压情况下性能能表现得非常得优秀，但高压下导通压降太高，损耗也就会太大。

为什么压降太大？

上面标注的PN节压降区由于需要承受较大的电压，所以其右侧的N区需要做得较大，且掺杂浓度也更高，压降就越大。因此，高压MOSFET通过的电流一般都不能太大。

为了解决MOSFET高压情况下电流不能太大的问题，于是就有了IGBT。

IGBT仅仅只是在MOSFET的右侧增加了一个P区，刚好右侧PN形成了一个正向PN节，所以一旦出现沟道其可以直接导通。

新增的PN节怎么就降低MOSFET压降了呢？

根据电导调制效应，右侧PN节正偏会导致P中大量空穴向N中移动，使得右侧N中的空穴浓度大大提高，导通压降也会降低，电阻降低，这样就获得耐压高，压降低的性能特点。

导通和关闭过程都是由等效MOSFET部分来控制，而等效PNP三极管只是通过电导调制效应来降低电阻率。

但是，这样的结构在关断的过程中，还是存在PN节的释放扩散区载流子的过程，所以会带来电流的拖尾现象。当然，损耗相对MOSFET也会升高。

说到底，IGBT是一种MOSFET与BJT的复合器件，都通过牺牲一部分各自的优势来进行互补，从而得到了一种更性能综合的器件。

三、小结

最后，MOSFET一般工作频率在50KHz以上，而IGBT一般只能在20KHz以下，所以IGBT的PN节限制了其速度，同时也降低了压降，能够在高压下通过更大的电流。

IGBT也是压控器件，不过1KW以下一般还是选MOSFET，2MW以下首选IGBT，更高的话就选择IGCT和IECT等。