igbt和mos管的區(qū)別、優(yōu)缺點詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-11-29
MOS管和IGBT都是常見的開關(guān)管，常用在開關(guān)電源、變頻器、電動汽車等的電路板中。IGBT和MOS管的特性很相似，驅(qū)動方法也基本相同，絕大多數(shù)場合它們都是作為電子開關(guān)來使用。
MOS管即MOSFET，又叫絕緣柵場效應(yīng)管，是場效應(yīng)管的一種類型。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。
IGBT，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。
MOS管有一個柵極、源極和漏極，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：
MOS管的工作原理基于場效應(yīng)原理和金屬-氧化物-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，通過控制柵極電壓來調(diào)節(jié)MOS管的通道電阻和漏極電流，從而實現(xiàn)信號的放大和開關(guān)。
IGBT結(jié)構(gòu)由n型硅襯底、p型基區(qū)、n+型集電區(qū)和MOSFET柵極構(gòu)成：
與雙極晶體管類似，當(dāng)p型基區(qū)和n+型集電區(qū)間的正向電壓增大時，少數(shù)載流子開始注入p型基區(qū)，同時由于MOSFET柵極的控制，使得整個器件能夠更快、更準(zhǔn)確地切換。在導(dǎo)通狀態(tài)下，整個器件的電壓降很小，功耗也較低。而在截止?fàn)顟B(tài)下，器件的導(dǎo)通電阻非常大，幾乎不導(dǎo)電。
其工作原理是結(jié)合了MOSFET和雙極晶體管的特點，既有MOSFET輸入電阻低的優(yōu)點，又有雙極晶體管輸出電流大的特點。
從管腳來看，IGBT的3個管腳（正面）依次為柵極、集電極和發(fā)射極，MOS管的3個管腳（正面）依次為柵極、漏極和源極。從柵極管腳上可以看出，IGBT和MOS管都屬于絕緣柵型管，而IGBT的另2個管腳“集電極和發(fā)射極”顯然和三極管的管腳相同。
結(jié)構(gòu)不同：MOS管是一種場效應(yīng)管，由柵極、漏極和源極組成，柵極和漏極之間是一個p型或n型溝道。而IGBT是由一個n型溝道和一個pnp結(jié)構(gòu)組成，它由一個門極、一個集電極和一個發(fā)射極組成，其中集電極和發(fā)射極之間是一個n型溝道。
工作原理不同：MOS管的柵極電壓控制通道電阻，從而控制漏極電流;而IGBT的控制極(門極)控制n型溝道的導(dǎo)電性質(zhì)，從而控制集電極和發(fā)射極之間的導(dǎo)通電阻，從而控制集電極電流。
導(dǎo)通電阻不同：IGBT的導(dǎo)通電阻比MOS管小，因此IGBT在高壓、高電流的應(yīng)用場合中更為常用。同時，IGBT在導(dǎo)通電阻小的情況下也具有較高的開關(guān)速度，因此在高頻開關(guān)應(yīng)用中也有廣泛應(yīng)用。
驅(qū)動電路復(fù)雜度不同：由于IGBT的電壓和電流的極值較大，因此需要較復(fù)雜的驅(qū)動電路才能確保其可靠性和穩(wěn)定性。而MOS管的驅(qū)動電路相對簡單。
成本不同：MOS管的成本通常比IGBT低，因為MOS管的制造工藝更為成熟，而IGBT的制造工藝和材料成本相對較高。
MOS的應(yīng)用，在中小功率中比較占優(yōu)勢，特別是高的開關(guān)頻率。
IGBT的應(yīng)用，在大功率應(yīng)用中占優(yōu)勢，因為Vce在高壓大電流的時候損耗比MOS的Rdson的低。但是IGBT的開關(guān)損耗比較大，所以目前仍舊在一些中低頻應(yīng)用比較多，集中在20KHz左右。
MOSFET優(yōu)點是高頻特性好，工作頻率高，缺點是導(dǎo)通電阻大，在高壓大電流場合功耗較大；IGBT在低頻及較大功率場合下表現(xiàn)卓越，其導(dǎo)通電阻小，耐壓高。
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