MOS管和IGBT管到底區(qū)別在哪?該如何選擇?
發(fā)布時(shí)間:2020-03-18 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】在電子電路中,MOS 管和 IGBT 管會(huì)經(jīng)常出現(xiàn),它們都可以作為開關(guān)元件來(lái)使用,MOS 管和 IGBT 管在外形及特性參數(shù)也比較相似,那為什么有些電路用 MOS 管?而有些電路用 IGBT 管?
在電子電路中,MOS 管和 IGBT 管會(huì)經(jīng)常出現(xiàn),它們都可以作為開關(guān)元件來(lái)使用,MOS 管和 IGBT 管在外形及特性參數(shù)也比較相似,那為什么有些電路用 MOS 管?而有些電路用 IGBT 管?
下面我們就來(lái)了解一下,MOS 管和 IGBT 管到底有什么區(qū)別吧!
什么是 MOS 管?
場(chǎng)效應(yīng)管主要有兩種類型,分別是結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(MOS 管)。
MOS 管即 MOSFET,中文全稱是金屬 - 氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管,由于這種場(chǎng)效應(yīng)管的柵極被絕緣層隔離,所以又叫絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。
MOSFET 又可分為 N 溝耗盡型和增強(qiáng)型;P 溝耗盡型和增強(qiáng)型四大類。
▲ MOSFET 種類與電路符號(hào)
有的 MOSFET 內(nèi)部會(huì)有個(gè)二極管,這是體二極管,或者叫寄生二極管、續(xù)流二極管。
關(guān)于寄生二極管的作用,有兩種解釋:
1、MOSFET 的寄生二極管,作用是防止 VDD 過(guò)壓的情況下,燒壞 MOS 管,因?yàn)樵谶^(guò)壓對(duì) MOS 管造成破壞之前,二極管先反向擊穿,將大電流直接到地,從而避免 MOS 管被燒壞。
2、防止 MOS 管的源極和漏極反接時(shí)燒壞 MOS 管,也可以在電路有反向感生電壓時(shí),為反向感生電壓提供通路,避免反向感生電壓擊穿 MOS 管。
MOSFET 具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快、熱穩(wěn)定性好、電壓控制電流等特性,在電路中,可以用作放大器、電子開關(guān)等用途。
什么是 IGBT?
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由晶體三極管和 MOS 管組成的復(fù)合型半導(dǎo)體器件。
IGBT 作為新型電子半導(dǎo)體器件,具有輸入阻抗高,電壓控制功耗低,控制電路簡(jiǎn)單,耐高壓,承受電流大等特性,在各種電子電路中獲得極廣泛的應(yīng)用。
IGBT 的電路符號(hào)至今并未統(tǒng)一,畫原理圖時(shí)一般是借用三極管、MOS 管的符號(hào),這時(shí)可以從原理圖上標(biāo)注的型號(hào)來(lái)判斷是 IGBT 還是 MOS 管。
同時(shí)還要注意 IGBT 有沒(méi)有體二極管,圖上沒(méi)有標(biāo)出并不表示一定沒(méi)有,除非官方資料有特別說(shuō)明,否則這個(gè)二極管都是存在的。
IGBT 內(nèi)部的體二極管并非寄生的,而是為了保護(hù) IGBT 脆弱的反向耐壓而特別設(shè)置的,又稱為 FWD(續(xù)流二極管)。
判斷 IGBT 內(nèi)部是否有體二極管也并不困難,可以用萬(wàn)用表測(cè)量 IGBT 的 C 極和 E 極,如果 IGBT 是好的,C、E 兩極測(cè)得電阻值無(wú)窮大,則說(shuō)明 IGBT 沒(méi)有體二極管。
IGBT 非常適合應(yīng)用于如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。
MOS 管和 IGBT 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
MOS 管和 IGBT 管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。
IGBT 是通過(guò)在 MOSFET 的漏極上追加層而構(gòu)成的。
IGBT 的理想等效電路如下圖所示,IGBT 實(shí)際就是 MOSFET 和晶體管三極管的組合,MOSFET 存在導(dǎo)通電阻高的缺點(diǎn),但 IGBT 克服了這一缺點(diǎn),在高壓時(shí) IGBT 仍具有較低的導(dǎo)通電阻。
另外,相似功率容量的 IGBT 和 MOSFET,IGBT 的速度可能會(huì)慢于 MOSFET,因?yàn)?IGBT 存在關(guān)斷拖尾時(shí)間,由于 IGBT 關(guān)斷拖尾時(shí)間長(zhǎng),死區(qū)時(shí)間也要加長(zhǎng),從而會(huì)影響開關(guān)頻率。
選擇 MOS 管還是 IGBT?
在電路中,選用 MOS 管作為功率開關(guān)管還是選擇 IGBT 管,這是工程師常遇到的問(wèn)題,如果從系統(tǒng)的電壓、電流、切換功率等因素作為考慮,可以總結(jié)出以下幾點(diǎn):
也可從下圖看出兩者使用的條件,陰影部分區(qū)域表示 MOSFET 和 IGBT 都可以選用,“?”表示當(dāng)前工藝還無(wú)法達(dá)到的水平。
總的來(lái)說(shuō),MOSFET 優(yōu)點(diǎn)是高頻特性好,可以工作頻率可以達(dá)到幾百 kHz、上 MHz,缺點(diǎn)是導(dǎo)通電阻大在高壓大電流場(chǎng)合功耗較大;而 IGBT 在低頻及較大功率場(chǎng)合下表現(xiàn)卓越,其導(dǎo)通電阻小,耐壓高。
MOSFET 應(yīng)用于開關(guān)電源、鎮(zhèn)流器、高頻感應(yīng)加熱、高頻逆變焊機(jī)、通信電源等等高頻電源領(lǐng)域;IGBT 集中應(yīng)用于焊機(jī)、逆變器、變頻器、電鍍電解電源、超音頻感應(yīng)加熱等領(lǐng)域。
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