一文搞定MOS管和IGBT管的區(qū)別

?MOS管和IGBT管在結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特點(diǎn)以及應(yīng)用場合等方面存在顯著差異。?

結(jié)構(gòu)和工作原理

?MOS管?：MOS管是一種三端器件，主要由金屬柵極(G)、氧化物絕緣層(I)和半導(dǎo)體基底(S)構(gòu)成。其工作原理基于電場效應(yīng)，通過改變柵極電壓來控制半導(dǎo)體基底中的電流流動(dòng)。MOS管分為N溝道和P溝道兩種類型，分別通過柵極電壓高于或低于閾值電壓來控制導(dǎo)電溝道的形成與消失?。

?IGBT?：IGBT是一種復(fù)合器件，由MOSFET和雙極型晶體管(BJT)復(fù)合而成。其結(jié)構(gòu)包括輸入級的MOSFET和輸出級的BJT。IGBT的工作原理結(jié)合了MOSFET和BJT的優(yōu)點(diǎn)，通過控制MOSFET的柵電壓來控制BJT的導(dǎo)通和截止。IGBT適合用于大電流、高電壓的開關(guān)任務(wù)，具有低導(dǎo)通壓降和高功率處理能力?。

性能特點(diǎn)和應(yīng)用場合

?MOS管?：具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快、熱穩(wěn)定性好、電壓控制電流等特性。適用于高頻開關(guān)應(yīng)用，如放大器和電子開關(guān)等。由于其結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝成熟，成本較低?。

?IGBT?：具有輸入阻抗高、電壓控制功耗低、耐高壓、承受電流大等特性。適用于大功率開關(guān)應(yīng)用，如交流電驅(qū)動(dòng)和高壓開關(guān)等。IGBT的開關(guān)速度介于MOSFET和BJT之間，適合于需要高電壓和大電流的場合?。

在電子領(lǐng)域中，開關(guān)管無疑是非常重要的，它能精準(zhǔn)地操控電流的流通與截?cái)?。在眾多開關(guān)管中，IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)與MOS管(場效應(yīng)管)作為兩種備受矚目的全控型開關(guān)管，盡管它們在功能上有所相似，但各自的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域卻有所不同。接下來，讓我們一起去深入探索，輕松學(xué)會(huì)如何區(qū)分IGBT與MOS管。

一、從外觀上來看

IGBT明顯要比一般的MOS管大。這是因?yàn)镮GBT是大功率元器件，通常用于千瓦以上的功率環(huán)境，如電磁爐、電焊機(jī)等。而MOS管則主要用于中小功率環(huán)境，如中小功率開關(guān)電源。因此，通過外觀大小，我們可以初步的判斷一個(gè)開關(guān)管是IGBT還是MOS管。

二、從特性上來看

IGBT具有高電壓、高輸入阻抗、熱穩(wěn)定性好、電壓驅(qū)動(dòng)型、大電流等特性。主要用于大功率環(huán)境下，壓降幾乎保持不變，過載能力強(qiáng)，不易損壞。而MOS管則在低壓、中小功率環(huán)境下更具優(yōu)勢。它的內(nèi)阻小，在低電流情況下壓降要低于IGBT，而且開關(guān)速度也比IGBT快。所以，MOS管經(jīng)常用在開關(guān)電源等需要快速開關(guān)的場合。

三、從引腳上來看

IGBT和MOS管有著明顯的區(qū)別。IGBT的3個(gè)管腳依次為柵極、集電極和發(fā)射極，而MOS管的3個(gè)管腳則為柵極、漏極和源極。根據(jù)引腳來看，我們可以很清楚的區(qū)分IGBT和MOS管的區(qū)別。

1、MOS管的結(jié)構(gòu)與類型

場效應(yīng)管作為電子電路中的關(guān)鍵元件，其類型多樣。其中，結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)和絕緣柵場效應(yīng)管(MOS管)是兩種常見的類型。這兩種場效應(yīng)管在結(jié)構(gòu)上有所不同，但都在電路中發(fā)揮著重要作用。

MOS管，即MOSFET，其全稱是金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。這種場效應(yīng)管的特點(diǎn)在于其柵極被一層絕緣層所隔離，因此得名絕緣柵場效應(yīng)管。MOSFET可進(jìn)一步細(xì)分為N溝耗盡型、N溝增強(qiáng)型、P溝耗盡型以及P溝增強(qiáng)型四大類別。

有的MOSFET內(nèi)部會(huì)集成一個(gè)二極管，這個(gè)二極管被稱為體二極管，或者寄生二極管、續(xù)流二極管。

關(guān)于體二極管(或寄生二極管、續(xù)流二極管)的作用，存在兩種不同的解釋。

1)、MOSFET中的寄生二極管，其首要作用是保護(hù)MOS管免受過壓損壞。當(dāng)VDD過壓時(shí)，該二極管會(huì)先于MOS管反向擊穿，將大電流引導(dǎo)至地，從而確保MOS管的安全。

2)、此外，該二極管還能防止MOS管的源極和漏極反接導(dǎo)致的燒壞。同時(shí)，在電路中出現(xiàn)反向感生電壓時(shí)，它能為該電壓提供通路，進(jìn)而避免其擊穿MOS管。

MOSFET憑借其高輸入阻抗、快速開關(guān)速度、出色的熱穩(wěn)定性以及電壓控制電流的特性，在電路中發(fā)揮著多種作用，如放大器、電子開關(guān)等。

2、IGBT的結(jié)構(gòu)與特性

IGBT，即絕緣柵雙極型晶體管，是一種結(jié)合了晶體三極管與MOS管的復(fù)合型半導(dǎo)體器件。其結(jié)構(gòu)獨(dú)特，融合了兩者之優(yōu)點(diǎn)，使得IGBT在電子電路中展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。它具有高輸入阻抗、低電壓控制功耗、簡化控制電路、耐高壓以及大電流承受能力等特性，成為現(xiàn)代電子領(lǐng)域中的關(guān)鍵器件。

IGBT的電路符號尚未達(dá)成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此在繪制原理圖時(shí)，通常借用三極管或MOS管的符號。然而，可以通過原理圖上的型號標(biāo)注來區(qū)分是IGBT還是MOS管。此外，還需留意IGBT是否配備體二極管，盡管圖上未明確標(biāo)出，但除非官方資料有特別說明，否則該二極管通常存在。

IGBT內(nèi)部的體二極管，又被稱為FWD(續(xù)流二極管)，并非寄生存在，而是專為保護(hù)IGBT的脆弱反向耐壓而精心設(shè)計(jì)。判斷IGBT是否配備體二極管并不復(fù)雜，只需利用萬用表測量其C極和E極的電阻值。若IGBT狀態(tài)良好，C、E兩極間的電阻值將顯示為無窮大，這便意味著該IGBT未配置體二極管。IGBT在交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路以及牽引傳動(dòng)等多個(gè)領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用。

總體而言，MOSFET以其出色的高頻特性脫穎而出，能夠在高達(dá)幾百kHz、甚至上MHz的頻率下工作。然而，其導(dǎo)通電阻相對較大，在高電壓和大電流環(huán)境下，功耗會(huì)相應(yīng)增加。相比之下，IGBT在低頻及大功率應(yīng)用中表現(xiàn)更為出色，其導(dǎo)通電阻小且耐壓能力強(qiáng)。

具體來說，MOSFET廣泛用于開關(guān)電源、鎮(zhèn)流器、高頻感應(yīng)加熱、高頻逆變焊機(jī)以及通信電源等高頻電源領(lǐng)域。而IGBT則主要應(yīng)用于焊機(jī)、逆變器、變頻器、電鍍電解電源以及超音頻感應(yīng)加熱等領(lǐng)域。

工作原理

IGBT：IGBT結(jié)合了BJT(雙極型晶體管)和MOS的特性，是一種復(fù)合器件。它通過柵極電壓控制MOSFET的柵電壓，進(jìn)而控制雙極型晶體管的導(dǎo)通和截止。IGBT的導(dǎo)通和截止過程相對復(fù)雜，但具有低導(dǎo)通電壓丟失和高耐壓能力的特點(diǎn)。

MOS管：MOS管是一種場效應(yīng)晶體管，通過柵極電壓控制半導(dǎo)體中的電流。當(dāng)柵極電壓高于源極電壓時(shí)，導(dǎo)電層形成，電流可以流動(dòng);當(dāng)柵極電壓低于閾值時(shí)，導(dǎo)電層消失，電流無法通過。MOS管的工作原理相對簡單，且開關(guān)速度快。

應(yīng)用領(lǐng)域

IGBT：IGBT因其高耐壓能力、低導(dǎo)通電壓丟失和高速開關(guān)性能，特別適用于高功率、低損耗的應(yīng)用場景，如逆變器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電焊機(jī)和不間斷電源等。IGBT在這些應(yīng)用中能夠高效地控制高電壓、大電流的開關(guān)操作。

MOS管：MOS管則因其響應(yīng)速度快、輸入電阻高、開關(guān)性能穩(wěn)定且成本低廉的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于低功率、快速開關(guān)的應(yīng)用場景，如開關(guān)電源、照明、音頻放大器和邏輯電路等。MOS管在低功耗和低電壓應(yīng)用中表現(xiàn)出色。