主要区别 – IGBT 与 MOSFET

IGBT 和 MOSFET 是电子工业中使用的两种不同类型的晶体管。一般来说，MOSFET 更适合低电压、快速开关应用，而 IGBT 更适合高电压、慢开关应用。这 主要区别 IGBT 和 MOSFET 之间是 与 MOSFET 相比，IGBT 具有额外的 p-n 结，使其具有 MOSFET 和 BJT 的特性。

什么是MOSFET

MOSFET 代表 金属氧化物半导体场效应晶体管.一个 MOSFET 由三个端子组成：a (S)、a 流走 (D) 和 门 （G）。可以通过改变施加到栅极的电压来控制电荷载流子从源极到漏极的流动。该图显示了 MOSFET 的原理图：

MOSFET的结构

图上的B叫做body；然而，一般情况下，主体连接到源极，因此在实际的 MOSFET 中只出现三个端子。

在 nMOSFETs，围绕源极和漏极的是n型半导体（见上文）。为了使电路完整，电子必须从源极流向漏极。然而，两个 n 型区域被 p 型区域隔开 基质，这与 n 型材料形成耗尽区并阻止电流流动。如果给栅极施加正电压，它会将电子从衬底拉向自身，形成通道：连接源极和漏极的 n 型区域的 n 型区域。电子现在可以流过这个区域并传导电流。

在 MOSFETs，操作类似，但源极和漏极在p型区，衬底在n型区。 pMOSFET 中的电荷载流子是空穴。

一种 功率MOSFET 有不同的结构。它可以由许多单元组成，每个单元都有 MOSFET 区域。功率MOSFET中的单元结构如下：

功率MOSFET的结构

在这里，电子通过下图所示的路径从源极流向漏极。一路上，当它们流经显示为 N 的区域时，它们会遇到相当大的阻力^–.

一些功率 MOSFET，与尺寸比较的火柴一起显示。

什么是IGBT

IGBT 代表“绝缘栅双极晶体管“。 IGBT 的结构与功率 MOSFET 的结构非常相似。然而，n型N⁺ 功率 MOSFET 的区域在这里被 p 型 P 取代⁺ 地区：

IGBT的结构

请注意，三个端子的名称与 MOSFET 的名称略有不同。源变成了 发射器 并且排水管变成了 集电极.电子通过 IGBT 的流动方式与在功率 MOSFET 中的流动方式相同。然而，来自 P 的孔⁺ 区域扩散到 N^– 区域，减少电子所经历的电阻。这使得 IGBT 适用于更高的电压。

请注意，现在有两个 p-n 结，因此这为 IGBT 提供了双极结型晶体管 (BJT) 的一些特性。与功率 MOSFET 相比，具有晶体管特性使得 IGBT 关断所需的时间更长；然而，这仍然比 BJT 花费的时间快。

几十年前，BJT 是最常用的晶体管类型。然而，如今，MOSFETS 是最常见的晶体管类型。在高压应用中使用 IGBT 也很常见。

IGBT和MOSFET的区别

p-n结的数量

MOSFET 有一个 p-n 结。

IGBT 有两个 p-n 结。

最大电压

比较， MOSFET 无法处理与 IGBT 处理的电压一样高的电压。

IGBT 有能力处理更高的电压，因为它们有一个额外的 p 区。

切换次数

切换时间为 MOSFET 比较快。

切换时间为 IGBT 比较慢。

参考

慕课分享。 （2015 年，2 月 6 日）。电力电子课程：022 功率 MOSFET。 2015 年 9 月 2 日，来自 YouTube：https://www.youtube.com/watch?v=RSd9YR42niY

慕课分享。 （2015 年，2 月 6 日）。电力电子课程：024 BJT 和 IGBT。 2015 年 9 月 2 日，来自 YouTube：https://www.youtube.com/watch?v=p62VG9Y8Pss

图片提供

Brews ohare 的“MOSFET 结构”（自己的作品）[CC BY-SA 3.0]，来自 Wikimedia Commons

“经典垂直扩散功率 MOSFET (VDMOS) 的横截面。” Cyril BUTTAY（自己的作品）[CC BY-SA 3.0]，来自维基共享资源

“采用 D2PAK 封装的两个 MOSFET。这些都是 30-A、120-V 的额定电压。” Cyril BUTTAY（自己的作品）[CC BY-SA 3.0]，来自维基共享资源

“Cyril BUTTAY（自己的作品）[CC BY-SA 3.0] 的经典绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 的横截面，来自 Wikimedia Commons