IGBT和MOSFET是電子工業中使用的兩種不同型別的電晶體。一般來說,mosfet更適合於低電壓、快開關應用,而igbt更適合於高電壓、慢開關應用。IGBT和MOSFET的主要區別在於IGBT比MOSFET有一個額外的p-n結,使其具有MOSFET和BJT的特性。
MOSFET代表金屬氧化物半導體場效應電晶體。MOSFET由三個端子組成:源極(S)、漏極(D)和柵極(G)。電荷載流子從源極到漏極的流動可以透過改變施加在柵極上的電壓來控制。該圖顯示了MOSFET的示意圖:
The structure of a MOSFET
圖中的B稱為體;然而,通常情況下,主體與源極相連,因此在實際的MOSFET中只有三個端子出現。
在nMOSFETs中,圍繞源極和漏極的是n型半導體(見上文)。為了使電路完整,電子必須從源極流向漏極。然而,兩個n型區域被p型襯底的區域分開,p型襯底與n型材料形成耗盡區並且阻止電流流動。如果給柵極一個正電壓,它將電子從襯底吸引到自身,形成一個溝道:連線源極和漏極的n型區域的n型區域。電子現在可以流過這個區域並傳導電流。
在pMOSFETs中,操作類似,但是源極和漏極處於p型區域,而襯底處於n型。pMOSFETs中的載流子是空穴。
功率MOSFET具有不同的結構。它可以由許多單元組成,每個單元都有MOSFET區域。功率MOSFET中的單元結構如下所示:
The structure of a power MOSFET
在這裡,電子透過下麵所示的路徑從源極流向漏極。一路上,他們經歷了大量的阻力,因為他們流經區域顯示為N-。
Some power MOSFETs, shown along with a matchstick for size comparison.
IGBT代表“絕緣柵雙極電晶體”。IGBT的結構與功率MOSFET非常相似。然而,功率MOSFET的n型n+區域在這裡被p型p+區域代替:
The structure of an IGBT
請註意,三個端子的名稱與MOSFET的名稱略有不同。源成為發射器,漏成為收集器。電子透過IGBT的流動方式與在功率MOSFET中的流動方式相同。然而,P+區的空穴擴散到N-區,降低了電子的電阻。這使得igbt適合在更高的電壓下使用。
請註意,現在有兩個p-n結,這給了IGBT雙極結電晶體(BJT)的一些特性。與功率MOSFET相比,具有電晶體特性使得IGBT關斷所花費的時間更長;然而,這仍然比BJT所用的時間要快。
幾十年前,bjt是最常用的電晶體型別。然而,現在MOSFET是最常見的電晶體型別。IGBT在高壓應用中的使用也相當普遍。
mosfet有一個p-n結。
igbt有兩個p-n結。
相比之下,MOSFET不能處理像IGBT那樣高的電壓。
IGBT有能力處理更高的電壓,因為他們有一個額外的p區。
MOSFET的開關時間相對較快。
IGBT的開關時間相對較慢。
工具書類
MOOC股份(2015年2月6日)。電力電子課程:022功率MOSFET。2015年9月2日檢索自YouTube:https://www.youtube.com/watch?v=RSd9YR42niY
MOOC股份(2015年2月6日)。電力電子課程:024 BJT和IGBT。2015年9月2日檢索自YouTube:https://www.youtube.com/watch?v=p62VG9Y8Pss
Image Courtesy
“MOSFET structure” by Brews ohare (Own work) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Comm***
“經典垂直擴散功率MOSFET(VDMOS)的橫截面。”Cyril BUTTAY(自己的工作)[CC by-SA 3.0],透過Wikimedia Comm***
D2PAK封裝中的兩個MOSFET。這些是30安培,120伏特的每一個。“由西里爾BUTTAY(自己的工作)[CC by-SA 3.0],透過維基共享
“經典絕緣柵雙極電晶體(IGBT)的橫截面”,作者:Cyril BUTTAY(自己的作品)[CC by-SA 3.0],透過Wikimedia Comm***
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