MOSFET和IGBT的选型要点、利用阐发-KIA MOS管

IGBT与MOSFET阐发、选型、利用  

MOSFET和IGBT均为集成在单片硅上的固态半导体器件，且都属于电压节制器件。别的，IGBT和MOSFET在栅极和其余端子之间都有绝缘，两种器件全数具备较高的输出阻抗。在利用中，IGBT和MOSFET都可以或许用作静态电子开关。  

在布局上，MOSFET和IGBT看起来很是相似，实则差别。IGBT由发射极、集电极和栅极度子构成，而MOSFET由源极、漏极和栅极度子构成。IGBT的布局中有PN结，MOSFET不任何PN结。  

IGBT与MOSFET有9大异同点：  

在低电流区，MOSFET的导通电压低于IGBT，这也是它的上风。不过，在大电流区IGBT的正向电压特征优于MOSFET。别的，因为MOSFET的正向特征对温度具备很强的正向依靠性，是以，IGBT的低温特征更好，导通电压比MOSFET低。  

IGBT合用于中到极高电流的传导和节制，而MOSFET合用于低到中等电流的传导和节制。  

IGBT不合适高频利用，它能在千Hz频次下运转杰出。MOSFET出格合适很是高频的利用，它可以或许在兆Hz频次下运转杰出。  

IGBT的开关速率比拟低，MOSFET开关速率很是高。  

IGBT可以或许蒙受很是高的电压和大功率，MOSFET仅合用于低至中压利用。  

IGBT具备较大的关断时候，MOSFET的关断时候较小。  

IGBT可以或许处置任何瞬态电压和电流，但当发生瞬态电压时，MOSFET的运转会遭到搅扰。  

MOSFET器件本钱低，价钱自制，而IGBT至今仍属于较高本钱器件。  IGBT合适高功率交换利用，MOSFET合适低功率直流利用。

图：IGBT vs MOSFET布局图示  

上述这些差别，在利用上MOSFET和IGBT各有偏重点。凡是，MOSFET的额外电压约为600V，而IGBT的额外电压可以或许到达1400V。从额外电压角度看，IGBT首要用于更高电压的利用。从任务频次角度看，IGBT凡是在低于20kHz的开关频次下利用，此时它们比单极性MOSFET具备更高的开关消耗。  

对低频 (小于20kHz) 、高压 (大于1000V) 、小或窄负载或线路变更、高任务温度，和跨越5kw的额外输出功率利用，IGBT是首选。而MOSFET更合适低电压 (小于250V) 、大占空比和高频 (大于200KHz) 的利用。  

图：差别范例晶体管的机能比拟  

MOSFET出格合适高频开关利用  

作为电源开关，挑选的MOSFET应当具备极低的导通电阻、低输出电容 (即Miller电容) 和极高的栅极击穿电压，这个数值乃至高到足以处置电感发生的任何峰值电压。别的，漏极和源极之间的寄生电感也是越低越好，因为低寄生电感可将开关进程中的电压峰值降至最低。  

MOSFET的长处决议了它很是合适高频且开关速率请求高的利用。在开关电源 (SMPS) 中，MOSFET的寄生参数相当首要，它决议了转换时候、导通电阻、振铃 (开关时超调) 和背栅击穿等机能，这些都与SMPS的效力紧密亲密相干。  

对门驱动器或逆变器利用，凡是须要挑选低输出电容 (利于疾速切换) 和较高驱动才能的MOSFET。

IGBT合适高压大电流利用  

与MOSFET比拟，IGBT开关速率较慢，关断时候较长，不合适高频利用。  

IGBT的首要上风是可以或许处置和传导中至超高电压和大电流，具备很是高的栅极绝缘特征，且在电流传导进程中发生很是低的正向压降，哪怕浪涌电压呈现时，IGBT的运转也不会遭到搅扰。  

在现实利用中，逆变手艺对IGBT的参数请求并不是一成稳定的，对IGBT的请求各不不异。  

综合来看，上面这些参数在IGBT的挑选中是相当首要的。  

一是额外电压，在开关任务的前提下，IGBT的额外电压凡是要高于直流母线电压的两倍。  

二是额外电流，因为负载电气启动或加快时，电流过载，请求在1分钟的时候内IGBT可以或许蒙受1.5倍的过流。  

三是开关速率。  

四是栅极电压，IGBT的任务状况与正向栅极电压有很大干系，电压越高，开关消耗越小，正向压降也更小。      

小  结  

IGBT和MOSFET是电力电子装配完成电能转换、电路节制的焦点器件。MOSFET任务频次到达了兆Hz级，IGBT在大功率化和高频化之间找到了市场冲破点。  

在不中断电源 (UPS) 、产业逆变器、功率节制、机电驱动、脉宽调制 (PWM) 、开关电源 (SMPS) 等开关利用中，MOSFET和IGBT因其具备的优胜特征，在机能上较着优于其余开关器件。此中，MOSFET首要用于较低的电压和功率体系，而IGBT更合适较高的电压和功率利用。  

IGBT是新动力汽车高压体系的焦点器件，其最焦点利用为主驱逆变，别的还包含车载充电器 (OBC) 、电池办理体系、车载空调理制体系、转向等高压赞助体系。在直流和交换充电桩中，IGBT也有着普遍利用。在新动力汽车中，MOSFET首要在汽车高压电器中利用，比方电动座椅调理、电池电路掩护、雨刷器的直流机电、LED照明体系等。  

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