IGBT与MOSFET比较

大功率IGBT与MOSFET都属于功率器件,一般都用来当做开关管,本文对这两种器件进行些简要的比较。

电路符号

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor, 绝缘闸双极晶体管)的电路符号如下:

三个极分别称为:
G:Gate,栅极
C:Collector,集电极
E:Emitter,发射极

MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, 金属氧化物半导体场效应管)的电路符号如下:

三个极分别称为:
G:Gate,栅极
D:Drain,漏极
S:Source,源极

结构

IGBT与MOSFET的结构对比如下:

从结构上来说,IGBT可以视为一个MOSFET与一个三极管的组合,即可用下面这个等效电路来表示:

应用特性

一言以蔽之:IGBT高压高功率性能优越,而MOSFET高频性能优越,见下图:

控制方法

二者的驱动电路基本完全相同,可以相互替换。

工作原理

对于MOSFET来说,仅由多子承担的电荷运输没有任何存储效应,因此,很容易实现极短的开关时间。POWER MOSFET其高频特性十分优秀,所以MOSFET可用于较高频率的场合。在低电源电压下动作时之功率损失(POWER LOSS)远低于以往之组件,但是问题是,在高压的”开”状态下的源漏电阻很高(压降高),而且随着器件的电压等级迅速增长(耐压越高导通电阻越大,除了采用COOLMOS管芯的以外)。因而其传导损耗就很高,特别在高功率应用时,很受限制。

和MOSFET有所不同,IGBT器件中少子也参与了导电,IGBT是采用MOS结构的双极器件导通电阻小(发热就少)高耐压,因而可大大降低导通压降。但另一方面,存储电荷的增强与耗散引发了开关损耗、延迟时间(存储时间)、以及在关断时还会引发集电极拖尾电流。同时存在的电流尾巴和较高的IGBT集电极到发射极电压将产生关闭开关损耗,这样就限制了IGBT的上限频率。

总结

MOSFET一般在较低功率应用及较高频应用(即功率<1kW及开关频率≥100kHz)中表现较好,而IGBT则在较低频及较高功率设计中表现卓越。

参考资料

IGBT or MOSFET: Choose Wisely
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)
IGBT、MOSFET与三极管的区别
IGBT与MOSFET的区别

文章目录
  1. 1. 电路符号
  2. 2. 结构
  3. 3. 应用特性
  4. 4. 控制方法
  5. 5. 工作原理
  6. 6. 总结
  7. 7. 参考资料
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