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CoolSemi 轻科普|一文快速了解MOS和IGBT的区别

2023-02-23

功率半导体器件又称为电力电子器件,是通过控制栅压来调节电流大小的电子元件,是功率控制系统中不可缺少的关键组件,它主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。其中MOSFET和IGBT作为现代电子设备使用频率较高的新型电子器件,经常出现在电子电路中。那么他们两者的不同之处在哪里呢?

今天,我们就来聊一聊这个话题。

 

什么是MOS?

MOS,是MOSFET的缩写。MOSFET 金属-氧化物半导体场效应晶体管,简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)。 一般是金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor),或者是金属—绝缘体(insulator)—半导体。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。

配图1.png


什么是IGBT?

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极结型晶体管)和MOS(金属-氧化物场效应晶体管)组成的复合全控型-电压驱动式功率半导体器件。

配图2.png


结构、原理

从结构上,MOSFET由源极、漏极和栅极端子组成;IGBT由发射极、集电极和栅极端子组成。在超大功率应用中,晶体管以其高耐压、大电流、低导通损耗的优势长期处于统治地位,但是作为电流控制型器件,晶闸管的驱动电路复杂,且需要额外的保护元件来维持其稳定运行。 MOSFET 器件由于仅靠单一载流子导电,并且利用简单的电压进行驱动,在高频应用领域有较大优势,但很难实现大功率应用。为满足易驱动大功率的市场需求IGBT应运而生,IGBT 很好的结合了 MOSFET和晶体管的优势,具有易驱动、高耐压、低饱和压降、开关频率高等特点,IGBT工作时电子、空穴两种载流子共同导电,并且由于电导调制效应,使其具有极低的通态压降,满足了人们对电子器件性能的需求。

 

特性参数

在低电流区,MOSFET的导通电压低于IGBT;在大电流区IGBT的正向电压特性优于MOSFET。此外,由于MOSFET的正向特性对温度具有很强的正向依赖性,因此,IGBT的高温特性更好,导通电压比MOSFET低。

IGBT适用于中到极高电流的传导和控制,而MOSFET适用于低到中等电流的传导和控制。

IGBT的开关速度比较低,MOSFET开关速度非常高。

IGBT可以承受非常高的电压以及大功率,MOSFET仅适用于低至中压应用。

IGBT具有较大的关断时间,MOSFET的关断时间较小。

IGBT可以处理瞬态大电压和电流,但当发生瞬态电压时,MOSFET的运行会受到较大的干扰。

 

应用领域

结构特性决定了两者的应用领域不同。MOSFET具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、电压控制电流等特性。非常适用于中小功率的马达驱动、电钻工具、工业开关电源、新能源、光伏逆变、充电桩、无人机、交通运输领域、车载逆变器、电动自行车、绿色照明等领域。IGBT具有输入阻抗高,电压控制功耗低,控制电路简单,耐高压,承受电流大等特性,非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

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