MOS管和IGBT管有什么区别
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!
1、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) 。
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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 。
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▲(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 。
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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 。
2、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 。
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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 。
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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 。
3、MOS管和 IGBT的结构特点
MOS 管和 IGBT 管的内部结构如下图所示:
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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 。
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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 。
4、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:
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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 。
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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 。
【MOS管和IGBT管有什么区别】 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 。
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