在電子實(shí)際應(yīng)用中，我們會(huì)經(jīng)常看到MOSFET和IGBT，兩者都可以作為開(kāi)關(guān)元件來(lái)使用。那為什么在有的電路中用的是MOSFET，有的是IGBT呢？其實(shí)，這是因?yàn)镸OSFET和IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，才造就了其應(yīng)用領(lǐng)域的不同。
今天我們來(lái)談?wù)凪OSFET和IGBT的區(qū)別，主要從以下幾個(gè)方面來(lái)展開(kāi)：
1.兩者的定義
2.兩者的工作原理
3.兩者的性能對(duì)比
4.兩者的應(yīng)用分析
5.選型時(shí)的注意事項(xiàng)
一、先簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)兩者的定義
MOSFET
全稱(chēng)是金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，因?yàn)檫@種場(chǎng)效應(yīng)管的柵極被絕緣層隔離，所以又叫絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。
它可以分為四大類(lèi)：N溝道的耗盡型和增強(qiáng)型MOSFET，P溝道的耗盡型和增強(qiáng)型MOSFET。
特點(diǎn)：輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)速度快、熱穩(wěn)定性好、電壓控制電流等特性，一般用作放大器、電子開(kāi)關(guān)等用途。
IGBT
全稱(chēng)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。
特點(diǎn)：入阻抗高，電壓控制功耗低，控制電路簡(jiǎn)單，耐高壓，承受電流大等。常用于應(yīng)用于如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。
二、兩者的工作原理
MOSFET：由源極、漏極和柵極端子組成，是通過(guò)改變柵極電壓來(lái)控制漏極和源極之間的電流。
當(dāng)柵極電壓為正時(shí)，N型區(qū)會(huì)形成一個(gè)導(dǎo)電通道，電流從漏極流向源極；
當(dāng)柵極電壓為負(fù)時(shí)，通道被截止，電流無(wú)法通過(guò)。
IGBT：由發(fā)射極、集電極和柵極端子組成，是通過(guò)控制柵極電壓來(lái)控制集電極和發(fā)射極之間的電流。
當(dāng)柵極電壓為正時(shí)，P型區(qū)中會(huì)向N型區(qū)注入電子，形成一個(gè)導(dǎo)電通道，電流從集電極流向發(fā)射極；
當(dāng)柵極電壓為負(fù)時(shí)，通道被截止，電流則無(wú)法通過(guò)。
三、兩者的性能對(duì)比
功率處理能力
MOSFET：與IGBT相比，MOSFET在低、中等功率的應(yīng)用中更具優(yōu)勢(shì)，由于MOSFET的結(jié)構(gòu)，通常它可以做到電流很大，可以到上KA程度，但耐壓能力卻沒(méi)有IGBT強(qiáng)。
IGBT：在處理高電壓和大電流時(shí)有著較高的效率，在高功率應(yīng)用領(lǐng)域有優(yōu)越的性能，它可以做很大功率，電流和電壓都可以，但在頻率方面不是太高。
開(kāi)關(guān)速度
MOSFET：MOSFET的開(kāi)關(guān)速度是很快的，這是它很大的優(yōu)點(diǎn)。MOSFET的工作頻率在工作時(shí)可以達(dá)到到幾百KHZ，上MHZ，以至幾十MHZ。
IGBT：目前IGBT硬開(kāi)關(guān)速度可以到100KHZ，雖然IGBT的開(kāi)關(guān)速度不及MOSFET，但依舊能提供良好的性能。
導(dǎo)通關(guān)斷損耗
MOSFET：在具有最小Eon損耗的ZVS 和 ZCS應(yīng)用中，由于本身具有較快的開(kāi)關(guān)速度，與IGBT相比它的導(dǎo)通時(shí)間更短，MOSFET能夠在較高頻率下工作。
MOSFET的關(guān)斷損耗比IGBT低得多，主要是因?yàn)镮GBT 的拖尾電流，死區(qū)時(shí)間也要加長(zhǎng)。
溫度特性和電壓降
一般情況下，MOSFET的溫度系數(shù)比IGBT低，在高溫環(huán)境下MOSFET的性能更加穩(wěn)定。
由于不同的設(shè)計(jì)原理，IGBT的正向電壓降較MOSFET大。不過(guò)在許多應(yīng)用中，IGBT的高壓降會(huì)被其他優(yōu)點(diǎn)，如高瞬態(tài)電壓承受能力和較低的導(dǎo)通損耗所抵消掉。因此在高電壓應(yīng)用中，IGBT更加適用。
成本方面
IGBT因?yàn)橹圃爝^(guò)程復(fù)雜且功率處理能力高，成本高于MOSFET。因此在一些成本敏感的應(yīng)用，低功率和高開(kāi)關(guān)頻率的應(yīng)用場(chǎng)景，MOSFET以其較低的成本和靈活性成為工程師的首選。
四、兩者的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
MOSFET：在高頻開(kāi)關(guān)應(yīng)用具備優(yōu)勢(shì)
MOSFET的優(yōu)點(diǎn)決定了它非常適合高頻且開(kāi)關(guān)速度要求高的應(yīng)用。在開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域中，MOSFET的寄生參數(shù)至關(guān)重要，它決定了轉(zhuǎn)換時(shí)間、導(dǎo)通電阻、振鈴(開(kāi)關(guān)時(shí)超調(diào))和背柵擊穿等性能。
IGBT：在高壓大電流應(yīng)用具備優(yōu)勢(shì)
IGBT在處理和傳導(dǎo)中至超高電壓和大電流具有極大優(yōu)勢(shì)，由于它擁有非常高的柵極絕緣特性，并且在電流傳導(dǎo)過(guò)程中產(chǎn)生非常低的正向壓降，盡管出現(xiàn)浪涌電壓，IGBT的運(yùn)行也不會(huì)受到干擾。
不過(guò)，與MOSFET相比，IGBT開(kāi)關(guān)速度較慢，關(guān)斷時(shí)間較長(zhǎng)，不適合高頻應(yīng)用。
五、選擇MOSFET和IGBT的注意要點(diǎn)：
MOSFET在不同領(lǐng)域選型：
在作為電源開(kāi)關(guān)選擇MOSFET時(shí)
1. 要注意其具有極低的導(dǎo)通電阻、低輸入電容以及較高的柵極擊穿電壓，這些參數(shù)甚至能夠做到處理電感產(chǎn)生的任何峰值電壓；
2. 漏極和源極之間的寄生電感越低越好，這是因?yàn)榈图纳姼心軌驅(qū)㈤_(kāi)關(guān)過(guò)程中的電壓峰值降至最低。
在門(mén)驅(qū)動(dòng)器或者逆變器應(yīng)用選擇MOSFET時(shí)：
一般選擇低輸入電容(利于快速切換)以及較高驅(qū)動(dòng)能力的MOSFET，保證更好的驅(qū)動(dòng)能力。
IGBT在應(yīng)用時(shí)注意參數(shù)選擇：
1.額定電壓：在開(kāi)關(guān)工作的條件下，IGBT的額定電壓通常要高
于直流母線電壓的兩倍；
2.額定電流：由于負(fù)載電氣啟動(dòng)或加速時(shí)容易電流過(guò)載，要求IGBT在1
分鐘的時(shí)間內(nèi)能夠承受1.5倍的過(guò)流；
3.開(kāi)關(guān)速度：這個(gè)無(wú)須多講，良好的開(kāi)關(guān)速度有利于工作開(kāi)關(guān)發(fā)揮更好的性能；
4.柵極電壓：IGBT的工作狀態(tài)與正向柵極電壓有著很大關(guān)系，一般電壓越高，開(kāi)關(guān)損耗越小，正向壓降也更小。
從以上信息我們可以總結(jié)出，MOSFET和IGBT雖然在外形及特性參數(shù)也比較相似，但是其應(yīng)用與作用卻有大不同。
不過(guò)一般來(lái)說(shuō)MOSFE和IGBT是沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別的，我們經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到“是MOSFET好還是IGBT好”這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)沒(méi)有什么選擇性。比如開(kāi)頭我們提到的有時(shí)電路用MOSFET，有時(shí)用MOSFET，這是由于兩者在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中都有各自特別的優(yōu)勢(shì)來(lái)決定的，不能簡(jiǎn)單的用好和壞來(lái)區(qū)分來(lái)判定。
同樣，在選擇合適且性能較優(yōu)的產(chǎn)品也是十分重要的。
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