MOS管和IGBT都是常见的开关管,常用在开关电源、变频器、电动汽车等的电路板中。IGBT和MOS管的特性很相似,驱动方法也基本相同,绝大多数场合它们都是作为电子开关来使用。
MOS管即MOSFET,又叫绝缘栅场效应管,是场效应管的一种类型。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。
IGBT,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。
igbt和mos管的结构
MOS管有一个栅极、源极和漏极,其结构如下图所示:
MOS管的工作原理基于场效应原理和金属-氧化物-半导体结构,通过控制栅极电压来调节MOS管的通道电阻和漏极电流,从而实现信号的放大和开关。
IGBT结构由n型硅衬底、p型基区、n+型集电区和MOSFET栅极构成:
与双极晶体管类似,当p型基区和n+型集电区间的正向电压增大时,少数载流子开始注入p型基区,同时由于MOSFET栅极的控制,使得整个器件能够更快、更准确地切换。在导通状态下,整个器件的电压降很小,功耗也较低。而在截止状态下,器件的导通电阻非常大,几乎不导电。
其工作原理是结合了MOSFET和双极晶体管的特点,既有MOSFET输入电阻低的优点,又有双极晶体管输出电流大的特点。
从管脚来看,IGBT的3个管脚(正面)依次为栅极、集电极和发射极,MOS管的3个管脚(正面)依次为栅极、漏极和源极。从栅极管脚上可以看出,IGBT和MOS管都属于绝缘栅型管,而IGBT的另2个管脚“集电极和发射极”显然和三极管的管脚相同。
igbt和mos管的区别
结构不同:MOS管是一种场效应管,由栅极、漏极和源极组成,栅极和漏极之间是一个p型或n型沟道。而IGBT是由一个n型沟道和一个pnp结构组成,它由一个门极、一个集电极和一个发射极组成,其中集电极和发射极之间是一个n型沟道。
工作原理不同:MOS管的栅极电压控制通道电阻,从而控制漏极电流;而IGBT的控制极(门极)控制n型沟道的导电性质,从而控制集电极和发射极之间的导通电阻,从而控制集电极电流。
导通电阻不同:IGBT的导通电阻比MOS管小,因此IGBT在高压、高电流的应用场合中更为常用。同时,IGBT在导通电阻小的情况下也具有较高的开关速度,因此在高频开关应用中也有广泛应用。
驱动电路复杂度不同:由于IGBT的电压和电流的极值较大,因此需要较复杂的驱动电路才能确保其可靠性和稳定性。而MOS管的驱动电路相对简单。
成本不同:MOS管的成本通常比IGBT低,因为MOS管的制造工艺更为成熟,而IGBT的制造工艺和材料成本相对较高。
igbt和mos管的优缺点
MOS的应用,在中小功率中比较占优势,特别是高的开关频率。
IGBT的应用,在大功率应用中占优势,因为Vce在高压大电流的时候损耗比MOS的Rdson的低。但是IGBT的开关损耗比较大,所以目前仍旧在一些中低频应用比较多,集中在20KHz左右。
MOSFET优点是高频特性好,工作频率高,缺点是导通电阻大,在高压大电流场合功耗较大;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。
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