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 過壓的情況下,燒壞 MOS 管,因?yàn)樵谶^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)來判斷是 IGBT 還是 MOS 管。
同時(shí)還要注意 IGBT 有沒有體二極管,圖上沒有標(biāo)出并不表示一定沒有,除非官方資料有特別說明,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)得電阻值無窮大,則說明 IGBT 沒有體二極管。
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)前工藝還無法達(dá)到的水平。
總的來說,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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