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管在外形及特性參數也比較相似。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管到底有什么區別吧!
什么是MOS管
場效應管主要有兩種類型,分別是結型場效應管(JFET)和絕緣柵場效應管(
MOS管)。
MOS管即MOSFET,中文全稱是金屬-氧化物半導體場效應晶體管,由于這種場效應管的柵極被絕緣層隔離,所以又叫絕緣柵場效應管。
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內部會有個二極管,這是體二極管,或者叫寄生二極管、續流二極管。
關于寄生二極管的作用,有兩種解釋:
-
MOSFET的寄生二極管,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,二極管先反向擊穿,將大電流直接到地,從而避免MOS管被燒壞。
-
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的電路符號至今并未統一,畫原理圖時一般是借用
三極管、
MOS管的符號,這時可以從原理圖上標注的型號來判斷是
IGBT還是
MOS管。
同時還要注意
IGBT有沒有體二極管,圖上沒有標出并不表示一定沒有,除非官方資料有特別說明,否則這個二極管都是存在的。
IGBT內部的體二極管并非寄生的,而是為了保護
IGBT脆弱的反向耐壓而特別設置的,又稱為FWD(續流二極管)。
判斷
IGBT內部是否有體二極管也并不困難,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沒有體二極管。
IGBT非常適合應用于如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。
MOS管與IGBT的結構特點
MOS管和
IGBT管的內部結構如下圖所示。
IGBT是通過在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和晶體管
三極管的組合,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的速度可能會慢于MOSFET,因為
IGBT存在關斷拖尾時間,由于
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,陰影部分區域表示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應用于開關電源、鎮流器、高頻感應加熱、高頻逆變焊機、通信電源等等高頻電源領域;
IGBT集中應用于焊機、逆變器、變頻器、電鍍電解電源、超音頻感應加熱等領域。
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