一文清晰瞭解Mosfet與IGBT的區別

在電子實際應用中，我們會經常看到MOSFET和IGBT，兩者都可以作為開關元件來使用。那為什麼在有的電路中用的是MOSFET，有的是IGBT呢？其實，這是因為MOSFET和IGBT內部結構不同，才造就了其應用領域的不同。

今天我們來談談MOSFET和IGBT的區別，主要從以下幾個方面來展開：

1.兩者的定義

2.兩者的工作原理

3.兩者的性能對比

4.兩者的應用分析

5.選型時的注意事項

一、先簡單認識兩者的定義

MOSFET

全稱是金屬-氧化物半導體場效應電晶體，因為這種場效應管的柵極被絕緣層隔離，所以又叫絕緣柵場效應管。

它可以分為四大類：N溝道的耗盡型和增強型MOSFET，P溝道的耗盡型和增強型MOSFET。

特點：輸入阻抗高、開關速度快、熱穩定性好、電壓控制電流等特性，一般用作放大器、電子開關等用途。

IGBT

全稱絕緣柵雙極型電晶體，是由晶體三極管和MOS管組成的複合型半導體器件。

特點：入阻抗高，電壓控制功耗低，控制電路簡單，耐高壓，承受電流大等。常用於應用於如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。

二、兩者的工作原理

MOSFET：由源極、漏極和柵極端子組成，是通過改變柵極電壓來控制漏極和源極之間的電流。

當柵極電壓為正時，N型區會形成一個導電通道，電流從漏極流向源極；

當柵極電壓為負時，通道被截止，電流無法通過。

IGBT：由發射極、集電極和柵極端子組成，是通過控制柵極電壓來控制集電極和發射極之間的電流。

當柵極電壓為正時，P型區中會向N型區注入電子，形成一個導電通道，電流從集電極流向發射極；

當柵極電壓為負時，通道被截止，電流則無法通過。

三、兩者的性能對比

功率處理能力

MOSFET：與IGBT相比，MOSFET在低、中等功率的應用中更具優勢，由於MOSFET的結構，通常它可以做到電流很大，可以到上KA程度，但耐壓能力卻沒有IGBT強。

IGBT：在處理高電壓和大電流時有著較高的效率，在高功率應用領域有優越的性能，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。

開關速度

MOSFET：MOSFET的開關速度是很快的，這是它很大的優點。MOSFET的工作頻率在工作時可以達到到幾百KHZ，上MHZ，以至幾十MHZ。

IGBT：目前IGBT硬開關速度可以到100KHZ，雖然IGBT的開關速度不及MOSFET，但依舊能提供良好的性能。

導通關斷損耗

MOSFET：在具有最小Eon損耗的ZVS 和 ZCS應用中，由於本身具有較快的開關速度，與IGBT相比它的導通時間更短，MOSFET能夠在較高頻率下工作。

MOSFET的關斷損耗比IGBT低得多，主要是因為IGBT 的拖尾電流，死區時間也要加長。

溫度特性和電壓降

一般情況下，MOSFET的溫度係數比IGBT低，在高溫環境下MOSFET的性能更加穩定。

由於不同的設計原理，IGBT的正向電壓降較MOSFET大。不過在許多應用中，IGBT的高壓降會被其他優點，如高瞬態電壓承受能力和較低的導通損耗所抵消掉。因此在高電壓應用中，IGBT更加適用。

成本方面

IGBT因為製造過程複雜且功率處理能力高，成本高於MOSFET。因此在一些成本敏感的應用，低功率和高開關頻率的應用場景，MOSFET以其較低的成本和靈活性成為工程師的首選。

四、兩者的應用優勢

MOSFET：在高頻開關應用具備優勢

MOSFET的優點決定了它非常適合高頻且開關速度要求高的應用。在開關電源領域中，MOSFET的寄生參數至關重要，它決定了轉換時間、導通電阻、振鈴(開關時超調)和背柵擊穿等性能。

IGBT：在高壓大電流應用具備優勢

IGBT在處理和傳導中至超高電壓和大電流具有極大優勢，由於它擁有非常高的柵極絕緣特性，並且在電流傳導過程中產生非常低的正向壓降，儘管出現浪湧電壓，IGBT的運行也不會受到干擾。

不過，與MOSFET相比，IGBT開關速度較慢，關斷時間較長，不適合高頻應用。

五、選擇MOSFET和IGBT的注意要點：

MOSFET在不同領域選型：

在作為電源開關選擇MOSFET時

1. 要注意其具有極低的導通電阻、低輸入電容以及較高的柵極擊穿電壓，這些參數甚至能夠做到處理電感產生的任何峰值電壓；

2. 漏極和源極之間的寄生電感越低越好，這是因為低寄生電感能夠將開關過程中的電壓峰值降至最低。

在門驅動器或者逆變器應用選擇MOSFET時：

一般選擇低輸入電容(利於快速切換)以及較高驅動能力的MOSFET，保證更好的驅動能力。

IGBT在應用時注意參數選擇：

1.額定電壓：在開關工作的條件下，IGBT的額定電壓通常要高

於直流母線電壓的兩倍；

2.額定電流：由於負載電氣啟動或加速時容易電流超載，要求IGBT在1

分鐘的時間內能夠承受1.5倍的過流；

3.開關速度：這個無須多講，良好的開關速度有利於工作開關發揮更好的性能；

4.柵極電壓：IGBT的工作狀態與正向柵極電壓有著很大關系，一般電壓越高，開關損耗越小，正向壓降也更小。

從以上資訊我們可以總結出，MOSFET和IGBT雖然在外形及特性參數也比較相似，但是其應用與作用卻有大不同。

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不過一般來說MOSFE和IGBT是沒有本質區別的，我們經常會聽到“是MOSFET好還是IGBT好”這個問題，其實沒有什麼選擇性。比如開頭我們提到的有時電路用MOSFET，有時用MOSFET，這是由於兩者在各個應用領域中都有各自特別的優勢來決定的，不能簡單的用好和壞來區分來判定。

同樣，在選擇合適且性能較優的產品也是十分重要的，在這裏，小編推薦VBsemi的MOSFET和IGBT的產品，適用於多種應用領域，具有優良的器件性能。