在電子電路中,MOS管和IGBT管會經常出現,它們都可以作為開關元件來使用,MOS管和IGBT管在外形及特性引數也比較相似,那為什麼有些電路用MOS管?而有些電路用IGBT管?
下面我們就來了解一下,MOS管和IGBT管到底有什麼區別吧!
什麼是MOS管?
場效電晶體主要有兩種型別,分別是結型場效電晶體(JFET)和絕緣柵場效電晶體(MOS管)。
MOS管即MOSFET,中文全稱是金屬-氧化物半導體場效應電晶體,由於這種場效電晶體的柵極被絕緣層隔離,所以又叫絕緣柵場效電晶體。
MOSFET又可分為N溝耗盡型和增強型;P溝耗盡型和增強型四大類。
▲ MOSFET種類與電路符號
有的MOSFET內部會有個二極體,這是體二極體,或者叫寄生二極體、續流二極體。
關於寄生二極體的作用,有兩種解釋:
1、MOSFET的寄生二極體,作用是防止VDD過壓的情況下,燒壞MOS管,因為在過壓對MOS管造成破壞之前,二極體先反向擊穿,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燒壞MOS管,也可以在電路有反向感生電壓時,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、開關速度快、熱穩定性好、電壓控制電流等特性,在電路中,可以用作放大器、電子開關等用途。
什麼是IGBT?
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型電晶體,是由晶體三極體和MOS管組成的複合型半導體器件。
IGBT作為新型電子半導體器件,具有輸入阻抗高,電壓控制功耗低,控制電路簡單,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用。
IGBT的電路符號至今並未統一,畫原理圖時一般是借用三極體、MOS管的符號,這時可以從原理圖上標註的型號來判斷是IGBT還是MOS管。
同時還要注意IGBT有沒有體二極體,圖上沒有標出並不表示一定沒有,除非官方資料有特別說明,否則這個二極體都是存在的。
IGBT內部的體二極體並非寄生的,而是為了保護IGBT脆弱的反向耐壓而特別設定的,又稱為FWD(續流二極體)。
判斷IGBT內部是否有體二極體也並不困難,可以用萬用表測量IGBT的C極和E極,如果IGBT是好的,C、E兩極測得電阻值無窮大,則說明IGBT沒有體二極體。
IGBT非常適合應用於如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。
MOS管和IGBT的結構特點
MOS管和IGBT管的內部結構如下圖所示。
IGBT是透過在MOSFET的漏極上追加層而構成的。
IGBT的理想等效電路如下圖所示,IGBT實際就是MOSFET和電晶體三極體的組合,MOSFET存在導通電阻高的缺點,但IGBT克服了這一缺點,在高壓時IGBT仍具有較低的導通電阻。
另外,相似功率容量的IGBT和MOSFET,IGBT的速度可能會慢於MOSFET,因為IGBT存在關斷拖尾時間,由於IGBT關斷拖尾時間長,死區時間也要加長,從而會影響開關頻率。
選擇MOS管還是IGBT?
在電路中,選用MOS管作為功率開關管還是選擇IGBT管,這是工程師常遇到的問題,如果從系統的電壓、電流、切換功率等因素作為考慮,可以總結出以下幾點:
也可從下圖看出兩者使用的條件,陰影部分割槽域表示MOSFET和IGBT都可以選用,“?”表示當前工藝還無法達到的水平。
總的來說,MOSFET優點是高頻特性好,可以工作頻率可以達到幾百kHz、上MHz,缺點是導通電阻大在高壓大電流場合功耗較大;而IGBT在低頻及較大功率場合下表現卓越,其導通電阻小,耐壓高。
MOSFET應用於開關電源、鎮流器、高頻感應加熱、高頻逆變焊機、通訊電源等等高頻電源領域;IGBT集中應用於焊機、逆變器、變頻器、電鍍電解電源、超音訊感應加熱等領域。
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