详解MOS管和IGBT的区别 - MOS管, IGBT - KIA-mos管

作者: 时间:2024.8.27

实际上这个电阻的值就决定了C1两端会不会振荡。

1、当R1>2(L1/C1)^0.5时,S1,S2为不相等的实数根。过阻尼情况。

在这种情况下,基本不会发生振荡的。

2、当R1=2(L1/C1)^0.5时,S1,S2为两个相等的实数根。临界情况。

在这种情况下,有振荡也是比较微弱的。

3、当R1<2(L1/C1)^0.5时,S1,S2为共轭复数根。欠阻尼情况。

在这种情况下,电路一定会发生振荡。

所以对于上述的几个振荡需要消除的话,我们有几个选择.

1,增大电阻R1使R1≥2(L1/C1)^0.5,来消除振荡,对于增大R1会降低电源效率的,我们一般选择接近临界的阻值。

2,减小PCB走线寄生电感,这个就是说在布局布线中一定要注意的。

3、增大C1,对于这个我们往往都不太好改变,C1的增大会使开通时间大大加长,我们一般都不去改变他。

mOSFET(Mode-Specific Output Switching)是一种特殊功能的半导体器件。它是在一块硅片上制作两个相距很近的PN结,然后让电流从其中一边流入另一边流出而形成电压输出信号;当外加正、反向脉冲时则因在两电极之间产生电势差而使两边电位发生变化而产生控制作用,从而实现对信号的放大与调制等处理功能。

 由于这种特殊的结构使得它在高频电路中得到了广泛的应用。例如:开关功率级中的Pwm控制器就是由 MOS管构成的。另外,随着集成度的提高及的进步,目前已有许多新型的 MOS管应用于各种数字集成电路中如CMOS门阵列芯片等等。

    IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor ) 缘栅双极型晶体管是电力电子技术发展过程中出现的一种新型场效应晶体管制成的二极管组态元件。其特点是工作频率高、体积小、重量轻、可靠性好等特点,因而得到迅速发展和广泛应用,成为继 PN 结之后又一重要的大规模实用化的电子元器件之一 。

1、原理不同:

1) IGCT 的工作原理是将输入交流电源变换成直流或低频脉动高压,再经过整流滤波后变成可调节的高频低压大电流,经逆导通回路将高频高压变为低阻抗的恒定电流输送到负载端。它的主要优点是效率高、损耗小、速度快且稳定可靠等优点。

2) MOSFET的工作过程则是利用基区产生的漏源电场来推动沟道导电层进行载流子迁移并发生复合的现象来实现开通/关断的功能。

 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)。

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。


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。

关于寄生二极管的作用,有两种解释:

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。

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。

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。

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管与IGBT的结构特点

MOS管和IGBT管的内部结构,如下图所示:

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。

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:

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。

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。

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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