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MOS管和IGBT管之間的不同之處體現在哪？

發布時間：2022-08-23作者來源：薩科微瀏覽：1877


在電路設計中，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？



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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）。

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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。

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▲ 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。

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關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。

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。


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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。


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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管和IGBT的結構特點





MOS管和IGBT管的內部結構如下圖所示。


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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。

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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：


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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。

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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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