MOS管和IGBT管作为开关元件,在电子电路中会经常出现,它们在外形及特性参数上也比较相似,相信有不少人会疑惑为什么有的电路中需要用到MOS管,而有的却需要用到IGBT管?它们之间有何区别呢?接下来冠华伟业为你解惑!何为MOS管?MOS管即MOSFET,中文全称是金属-氧化物半导体场效应晶体管,由于这种场效应管的栅极被绝缘层隔离,所以又叫绝缘栅场效应管。MOSFET依照其“通道”(工作载流子)的极性不同,可分为“N型”与“P型”的两种类型,通常又称为NMOSFET与PMOSFET。MOS管本身自带有寄生二极管,作用是防止VDD过压的情况下,烧坏mos管,因为在过压对MOS管造成破坏之前,二极管先反向击穿,将大电流直接到地,从而避免MOS管被烧坏。何为IGBT?IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor),绝缘栅双极型晶体管,是由晶体三极管和MOS管组成的复合型半导体器件。IGBT的电路符号至今并未统一,画原理图时一般是借用三极管、MOS管的符号,这时可以从原理图上标注的型号来判断是IGBT还是MOS管。同时还要注意IGBT有没有体二极管,图上没有标出并不表示一定没有,除非官方资料有特别说明,否则这个二极管都是存在的。IGBT内部的体二极管并非寄生的。IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品。贵州代理SEMIKRON西门康IGBT模块工厂直销
这部分在定义当中没有被提及的原因在于它实际上是个npnp的寄生晶闸管结构,这种结构对IGBT来说是个不希望存在的结构,因为寄生晶闸管在一定的条件下会发生闩锁,让IGBT失去栅控能力,这样IGBT将无法自行关断,从而导致IGBT的损坏。具体原理在这里暂时不讲,后续再为大家更新。2、IGBT和BJT、MOSFET之间的因果故事BJT出现在MOSFET之前,而MOSFET出现在IGBT之前,所以我们从中间者MOSFET的出现来阐述三者的因果故事。MOSFET的出现可以追溯到20世纪30年代初。德国科学家Lilienfeld于1930年提出的场效应晶体管概念吸引了许多该领域科学家的兴趣,贝尔实验室的Bardeem和Brattain在1947年的一次场效应管发明尝试中,意外发明了电接触双极晶体管(BJT)。两年后,同样来自贝尔实验室的Shockley用少子注入理论阐明了BJT的工作原理,并提出了可实用化的结型晶体管概念。1960年,埃及科学家Attala及韩裔科学家Kahng在用二氧化硅改善BJT性能的过程中意外发明了MOSFET场效应晶体管,此后MOSFET正式进入功率半导体行业,并逐渐成为其中一大主力。发展到现在,MOSFET主要应用于中小功率场合如电脑功率电源、家用电器等。 山西代理SEMIKRON西门康IGBT模块推荐货源IGBT模块的电压规格与所使用装置的输入电源即试电电源电压紧密相关。
有无缓冲区决定了IGBT具有不同特性。有N*缓冲区的IGBT称为非对称型IGBT,也称穿通型IGBT。它具有正向压降小、犬断时间短、关断时尾部电流小等优点,但其反向阻断能力相对较弱。无N-缓冲区的IGBT称为对称型IGBT,也称非穿通型IGBT。它具有较强的正反向阻断能力,但它的其他特性却不及非对称型IGBT。如图2-42(b)所示的简化等效电路表明,IGBT是由GTR与MOSFET组成的达林顿结构,该结构中的部分是MOSFET驱动,另一部分是厚基区PNP型晶体管。五、IBGT的工作原理简单来说,IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区PNP型晶体管,它的简化等效电路如图2-42(b)所示,图中的RN为PNP晶体管基区内的调制电阻。从该等效电路可以清楚地看出,IGBT是用晶体管和MOSFET组成的达林顿结构的复合器件。冈为图中的晶体管为PNP型晶体管,MOSFET为N沟道场效应晶体管,所以这种结构的IGBT称为N沟道IIGBT,其符号为N-IGBT。类似地还有P沟道IGBT,即P-IGBT。IGBT的电气图形符号如图2-42(c)所示。IGBT是—种场控器件,它的开通和关断由栅极和发射极间电压UGE决定,当栅射电压UCE为正且大于开启电压UCE(th)时,MOSFET内形成沟道并为PNP型晶体管提供基极电流进而使IGBT导通,此时,从P+区注入N-的空穴。
图1所示为一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构,N+区称为源区,附于其上的电极称为源极。N+区称为漏区。器件的控制区为栅区,附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P型区(包括P+和P一区)(沟道在该区域形成),称为亚沟道区(Subchannelregion)。而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区(Draininjector),它是IGBT特有的功能区,与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管,起发射极的作用,向漏极注入空穴,进行导电调制,以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP晶体管提供基极电流,使IGBT导通。反之,加反向门极电压消除沟道,切断基极电流,使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFET,所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后,从P+基极注入到N一层的空穴(少子),对N一层进行电导调制,减小N一层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。IGBT和可控硅区别IGBT与晶闸管1.整流元件(晶闸管)简单地说:整流器是把单相或三相正弦交流电流通过整流元件变成平稳的可调的单方向的直流电流。其实现条件主要是依靠整流管。 GBT是能源变换与传输的中心器件,俗称电力电子装置的“CPU”,作为国家战略性新兴产业。
晶闸管的正向漏电流比一般硅二极管反向漏电流大,且随着管子正向阳极电压升高而增大。当阳极电压升到足够大时,会使晶闸管导通,称为正向转折或“硬开通”。多次硬开通会损坏管子。2.晶闸管加上正向阳极电压后,还必须加上触发电压,并产生足够的触发电流,才能使晶闸管从阻断转为导通。触发电流不够时,管子不会导通,但此时正向漏电流随着增大而增大。晶闸管只能稳定工作在关断和导通两个状态,没有中间状态,具有双稳开关特性。是一种理想的无触点功率开关元件。3.晶闸管一旦触发导通,门极完全失去控制作用。要关断晶闸管,必须使阳极电流《维持电流,对于电阻负载,只要使管子阳极电压降为零即可。为了保证晶闸管可靠迅速关断,通常在管子阳极电压互降为零后,加上一定时间的反向电压。晶闸管主要特性参数1.正反向重复峰值电压——额定电压(VDRM、VRRM取其小者)2.额定通态平均电流IT(AV)——额定电流(正弦半波平均值)3.门极触发电流IGT,门极触发电压UGT,(受温度变化)4.通态平均电压UT(AV)即管压降5.维持电流IH与掣住电流IL6.开通与关断时间晶闸管合格证基本参数IT(AV)=A。 IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点。贵州代理SEMIKRON西门康IGBT模块工厂直销
不同封装形式的IGBT,其实主要就是为了照顾IGBT的散热。贵州代理SEMIKRON西门康IGBT模块工厂直销
所有人都知道IGBT的标准定义,但是很少有人详细地、系统地从这句话抽丝剥茧,一层一层地分析为什么定义里说IGBT是由BJT和MOS组成的,它们之间有什么区别和联系,在应用的时候,什么时候能选择IGBT、什么时候选择BJT、什么时候又选择MOSFET管。这些问题其实并非很难,你跟着我看下去,就能窥见其区别及联系。为什么说IGBT是由BJT和MOSFET组成的器件?要搞清楚IGBT、BJT、MOSFET之间的关系,就必须对这三者的内部结构和工作原理有大致的了解。BJT:双极性晶体管,俗称三极管。内部结构(以PNP型BJT为例)如下图所示。BJT内部结构及符号如同我上篇文章(IGBT这玩意儿——从名称入手)讲的,双极性即意味着器件内部有空穴和电子两种载流子参与导电,BJT既然叫双极性晶体管,那其内部也必然有空穴和载流子,理解这两种载流子的运动是理解BJT工作原理的关键。由于图中e(发射极)的P区空穴浓度要大于b(基极)的N区空穴浓度,因此会发生空穴的扩散,即空穴从P区扩散至N区。同理,e(发射极)的P区电子浓度要小于b(基极)的N区电子浓度,所以电子也会发生从N区到P区的扩散运动。这种运动终会造成在发射结上出现一个从N区指向P区的电场,即内建电场。 贵州代理SEMIKRON西门康IGBT模块工厂直销