mos 控制交流 MOS管和IGBT管的區別。

2021-10-12 19:12:27 字數 2548 閱讀 6949

在電子電路中,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管在外形及特性引數也比較相似,那為什麼有些電路用mos管?而有些電路用igbt管?

1、mos管的結構與分類

場效電晶體主要有兩種型別,分別是結型場效電晶體(jfet)和絕緣柵場效電晶體(mos管)。

mos管即mosfet,中文全稱是金屬-氧化物半導體場效應電晶體,由於這種場效電晶體的柵極被絕緣層隔離,所以又叫絕緣柵場效電晶體。

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。

有的mosfet內部會有個二極體,這是體二極體,或者叫寄生二極體、續流二極體。

關於寄生二極體的作用,有兩種解釋:

1)、mosfet的寄生二極體,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,二極體先反向擊穿,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。

2、igbt的結構

igbt (insulated gate bipolar transistor),絕緣柵雙極型電晶體,是由晶體三極體和mos管組成的複合型半導體器件。

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。

igbt的電路符號至今並未統一,畫原理圖時一般是借用三極體、mos管的符號,這時可以從原理圖上標註的型號來判斷是igbt還是mos管。

同時還要注意igbt有沒有體二極體,圖上沒有標出並不表示一定沒有,除非官方資料有特別說明,否則這個二極體都是存在的。

igbt內部的體二極體並非寄生的,而是為了保護igbt脆弱的反向耐壓而特別設定的,又稱為fwd(續流二極體)。

判斷igbt內部是否有體二極體也並不困難,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沒有體二極體。

igbt非常適合應用於如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。

3、mos管和igbt的結構特點

mos管和igbt管的內部結構如下圖所示。

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和電晶體三極體的組合,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。

另外,相似功率容量的igbt和mosfet,igbt的速度可能會慢於mosfet,因為igbt存在關斷拖尾時間,由於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。

4、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:

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。

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應用於開關電源、鎮流器、高頻感應加熱、高頻逆變焊機、通訊電源等等高頻電源領域;igbt集中應用於焊機、逆變器、變頻器、電鍍電解電源、超音訊感應加熱等領域。

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