MOS管和IGBT管作為開關(guān)元件，在電子電路中會經(jīng)常出現(xiàn)，它們在外形及特性參數(shù)上也比較相似，相信有不少人會疑惑為什么有的電路中需要用到MOS管，而有的卻需要用到IGBT管？它們之間有何區(qū)別呢？接下來冠華偉業(yè)為你解惑！何為MOS管？MOS管即MOSFET，中文全稱是金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，由于這種場效應(yīng)管的柵極被絕緣層隔離，所以又叫絕緣柵場效應(yīng)管。MOSFET依照其“通道”（工作載流子）的極性不同，可分為“N型”與“P型”的兩種類型，通常又稱為NMOSFET與PMOSFET。MOS管本身自帶有寄生二極管，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。何為IGBT？IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，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的電路符號至今并未統(tǒng)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(biāo)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(biāo)出并不表示一定沒有，除非官方資料有特別說明，否則這個二極管都是存在的。IGBT內(nèi)部的體二極管并非寄生的。IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點。內(nèi)蒙古進(jìn)口SEMIKRON西門康IGBT模塊工廠直銷
IGBT與MOSFET的開關(guān)速度比較因功率MOSFET具有開關(guān)速度快，峰值電流大，容易驅(qū)動，安全工作區(qū)寬，dV/dt耐量高等優(yōu)點，在小功率電子設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。但是由于導(dǎo)通特性受和額定電壓的影響很大，而且工作電壓較高時，MOSFET固有的反向二極管導(dǎo)致通態(tài)電阻增加，因此在大功率電子設(shè)備中的應(yīng)用受至限制。IGBT是少子器件，它不但具有非常好的導(dǎo)通特性，而且也具有功率MOSFET的許多特性，如容易驅(qū)動，安全工作區(qū)寬，峰值電流大，堅固耐用等，一般來講，IGBT的開關(guān)速度低于功率MOSET，但是IR公司新系列IGBT的開關(guān)特性非常接近功率MOSFET，而且導(dǎo)通特性也不受工作電壓的影響。由于IGBT內(nèi)部不存在反向二極管，用戶可以靈活選用外接恢復(fù)二極管，這個特性是優(yōu)點還是缺點，應(yīng)根據(jù)工作頻率，二極管的價格和電流容量等參數(shù)來衡量。IGBT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，電路符號及等效電路如圖1所示?？梢钥闯?，2020-03-30開關(guān)電源設(shè)計：何時選擇BJT優(yōu)于MOSFET開關(guān)電源電氣可靠性設(shè)計1供電方式的選擇集中式供電系統(tǒng)各輸出之間的偏差以及由于傳輸距離的不同而造成的壓差降低了供電質(zhì)量，而且應(yīng)用單臺電源供電，當(dāng)電源發(fā)生故障時可能導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。分布式供電系統(tǒng)因供電單元靠近負(fù)載，改善了動態(tài)響應(yīng)特性。 遼寧SEMIKRON西門康IGBT模塊哪里有賣的盡管等效電路為達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，但流過MOSFET的電流成為IGBT總電流的主要部分。
IGBT(絕緣柵雙極型晶體管），是由BJT(雙極結(jié)型晶體三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型-電壓驅(qū)動式-功率半導(dǎo)體器件,其具有自關(guān)斷的特征。簡單講，是一個非通即斷的開關(guān)，IGBT沒有放大電壓的功能，導(dǎo)通時可以看做導(dǎo)線，斷開時當(dāng)做開路。IGBT融合了BJT和MOSFET的兩種器件的優(yōu)點，如驅(qū)動功率小和飽和壓降低等。IGBT模塊是由IGBT與FWD（續(xù)流二極管芯片）通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品，具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點。IGBT是能源轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)钠骷?，是電力電子裝置的“CPU”。采用IGBT進(jìn)行功率變換，能夠提高用電效率和質(zhì)量，具有高效節(jié)能和綠色環(huán)保的特點，是解決能源短缺問題和降低碳排放的關(guān)鍵支撐技術(shù)。IGBT是以GTR為主導(dǎo)元件，MOSFET為驅(qū)動元件的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)的復(fù)合器件。其外部有三個電極，分別為G-柵極，C-集電極，E-發(fā)射極。在IGBT使用過程中，可以通過控制其集-射極電壓UCE和柵-射極電壓UGE的大小，從而實現(xiàn)對IGBT導(dǎo)通/關(guān)斷/阻斷狀態(tài)的控制。1）當(dāng)IGBT柵-射極加上加0或負(fù)電壓時，MOSFET內(nèi)溝道消失，IGBT呈關(guān)斷狀態(tài)。2）當(dāng)集-射極電壓UCE＜0時，J3的PN結(jié)處于反偏，IGBT呈反向阻斷狀態(tài)。3）當(dāng)集-射極電壓UCE＞0時。
廣泛應(yīng)用在斬波或逆變電路中，如軌道交通、電動汽車、風(fēng)力和光伏發(fā)電等電力系統(tǒng)以及家電領(lǐng)域。此外，半導(dǎo)體功率模塊主要包括igbt器件和fwd，在實際應(yīng)用中，為了保證半導(dǎo)體功率模塊能夠保證安全、可靠的工作，通常在半導(dǎo)體功率模塊的dcb板上增加電流傳感器以及溫度傳感器，以對半導(dǎo)體功率模塊中的器件進(jìn)行過電流和溫度的實時監(jiān)控，方便電路進(jìn)行保護(hù)。現(xiàn)有技術(shù)中主要通過在igbt器件芯片內(nèi)集成電流傳感器，并利用鏡像電流檢測原理實現(xiàn)電流的實時監(jiān)控，例如，對于圖2中的電流敏感器件，在igbt器件芯片有源區(qū)內(nèi)按照一定面積比如1:1000，隔離開1/1000的源區(qū)金屬電極作為電流檢測的電流傳感器1，該電流傳感器1的集電極和柵極與主工作區(qū)是共用，發(fā)射極則是分開的，因此，在電流傳感器1的源區(qū)金屬上引出電流以測試電極，并在外電路中檢測測試電極中的電流，從而檢測器件工作中電流狀態(tài)。但是，在上述鏡像電流檢測中，受發(fā)射極引線的寄生電阻和電感產(chǎn)生的阻抗的影響，電流檢測精度會降低，因此，現(xiàn)有方法主要采用kelvin連接，如圖3所示，當(dāng)柵極高電平時，電流傳感器1與主工作區(qū)分別流過電流，電流傳感器1的電流流過檢測電阻40到主工作區(qū)發(fā)射區(qū)金屬后通過主工作區(qū)發(fā)射極引線到地。 封裝后的IGBT模塊直接應(yīng)用于變頻器、UPS不間斷電源等設(shè)備上。
分兩種情況：②若柵-射極電壓UGE＜Uth，溝道不能形成，IGBT呈正向阻斷狀態(tài)。②若柵-射極電壓UGE＞Uth，柵極溝道形成，IGBT呈導(dǎo)通狀態(tài)（正常工作）。此時，空穴從P+區(qū)注入到N基區(qū)進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制，減少N基區(qū)電阻RN的值，使IGBT通態(tài)壓降降低。IGBT各世代的技術(shù)差異回顧功率器件過去幾十年的發(fā)展，1950-60年代雙極型器件SCR,GTR,GTO，該時段的產(chǎn)品通態(tài)電阻很??；電流控制，控制電路復(fù)雜且功耗大；1970年代單極型器件VD-MOSFET。但隨著終端應(yīng)用的需求，需要一種新功率器件能同時滿足：驅(qū)動電路簡單,以降低成本與開關(guān)功耗、通態(tài)壓降較低，以減小器件自身的功耗。1980年代初,試圖把MOS與BJT技術(shù)集成起來的研究，導(dǎo)致了IGBT的發(fā)明。1985年前后美國GE成功試制工業(yè)樣品（可惜后來放棄）。自此以后，IGBT主要經(jīng)歷了6代技術(shù)及工藝改進(jìn)。從結(jié)構(gòu)上講，IGBT主要有三個發(fā)展方向：1）IGBT縱向結(jié)構(gòu)：非透明集電區(qū)NPT型、帶緩沖層的PT型、透明集電區(qū)NPT型和FS電場截止型；2）IGBT柵極結(jié)構(gòu)：平面柵機(jī)構(gòu)、Trench溝槽型結(jié)構(gòu)；3）硅片加工工藝：外延生長技術(shù)、區(qū)熔硅單晶；其發(fā)展趨勢是：①降低損耗②降低生產(chǎn)成本總功耗＝通態(tài)損耗(與飽和電壓VCEsat有關(guān))+開關(guān)損耗(EoffEon)。 高壓領(lǐng)域的許多應(yīng)用中，要求器件的電壓等級達(dá)到10KV以上，目前只能通過IGBT高壓串聯(lián)等技術(shù)來實現(xiàn)高壓應(yīng)用。內(nèi)蒙古進(jìn)口SEMIKRON西門康IGBT模塊工廠直銷
IGBT導(dǎo)通時的飽和壓降比MOSFET低而和GTR接近，飽和壓降隨柵極電壓的增加而降低。內(nèi)蒙古進(jìn)口SEMIKRON西門康IGBT模塊工廠直銷
在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中得到了越來越的應(yīng)用，在較高頻率的大、率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。IGBT的等效電路如圖1所示。由圖1可知，若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅(qū)動正電壓，則MOSFET導(dǎo)通，這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導(dǎo)通；若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V，則MOS截止，切斷PNP晶體管基極電流的供給，使得晶體管截止。IGBT與MOSFET一樣也是電壓控制型器件，在它的柵極—發(fā)射極間施加十幾V的直流電壓，只有在uA級的漏電流流過，基本上不消耗功率。1、IGBT模塊的選擇IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關(guān)。其相互關(guān)系見下表。使用中當(dāng)IGBT模塊集電極電流增大時，所產(chǎn)生的額定損耗亦變大。同時，開關(guān)損耗增大，使原件發(fā)熱加劇，因此，選用IGBT模塊時額定電流應(yīng)大于負(fù)載電流。特別是用作高頻開關(guān)時，由于開關(guān)損耗增大，發(fā)熱加劇，選用時應(yīng)該降等使用。2、使用中的注意事項由于IGBT模塊為MOSFET結(jié)構(gòu)，IGBT的柵極通過一層氧化膜與發(fā)射極實現(xiàn)電隔離。由于此氧化膜很薄，其擊穿電壓一般達(dá)到20～30V。因此因靜電而導(dǎo)致柵極擊穿是IGBT失效的常見原因之一。因此使用中要注意以下幾點：在使用模塊時。 內(nèi)蒙古進(jìn)口SEMIKRON西門康IGBT模塊工廠直銷