MOS管和IGBT管作為開關(guān)元件,在電子電路中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn),它們?cè)谕庑渭疤匦詤?shù)上也比較相似,相信有不少人會(huì)疑惑為什么有的電路中需要用到MOS管,而有的卻需要用到IGBT管?它們之間有何區(qū)別呢?接下來冠華偉業(yè)為你解惑!何為MOS管?MOS管即MOSFET,中文全稱是金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管,由于這種場(chǎng)效應(yīng)管的柵極被絕緣層隔離,所以又叫絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。MOSFET依照其“通道”(工作載流子)的極性不同,可分為“N型”與“P型”的兩種類型,通常又稱為NMOSFET與PMOSFET。MOS管本身自帶有寄生二極管,作用是防止VDD過壓的情況下,燒壞mos管,因?yàn)樵谶^壓對(duì)MOS管造成破壞之前,二極管先反向擊穿,將大電流直接到地,從而避免MOS管被燒壞。何為IGBT?IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由晶體三極管和MOS管組成的復(fù)合型半導(dǎo)體器件。IGBT的電路符號(hào)至今并未統(tǒng)一,畫原理圖時(shí)一般是借用三極管、MOS管的符號(hào),這時(shí)可以從原理圖上標(biāo)注的型號(hào)來判斷是IGBT還是MOS管。同時(shí)還要注意IGBT有沒有體二極管,圖上沒有標(biāo)出并不表示一定沒有,除非官方資料有特別說明,否則這個(gè)二極管都是存在的。IGBT內(nèi)部的體二極管并非寄生的。不同封裝形式的IGBT,其實(shí)主要就是為了照顧IGBT的散熱。福建常見西門康IGBT模塊代理商
所以包裝時(shí)將g極和e極之間要有導(dǎo)電泡沫塑料,將它短接。裝配時(shí)切不可用手指直接接觸,直到g極管腳進(jìn)行長(zhǎng)久性連接。b、主電路用螺絲擰緊,控制極g要用插件,盡可能不用焊接方式。c、裝卸時(shí)應(yīng)采用接地工作臺(tái),接地地面,接地腕帶等防靜電措施。d、儀器測(cè)量時(shí),將1000電阻與g極串聯(lián)。e、要在無電源時(shí)進(jìn)行安裝。f,焊接g極時(shí),電烙鐵要停電并接地,選用定溫電烙鐵合適。當(dāng)手工焊接時(shí),溫度2601c15'c.時(shí)間(10士1)秒,松香焊劑。波峰焊接時(shí),pcb板要預(yù)熱80'c-]05'c,在245℃時(shí)浸入焊接3-4IGBT功率模塊發(fā)展趨勢(shì)編輯igbt發(fā)展趨向是高耐壓、大電流、高速度、低壓降、高可靠、低成本為目標(biāo)的,特別是發(fā)展高壓變頻器的應(yīng)用,簡(jiǎn)化其主電路,減少使用器件,提高可靠性,降造成本,簡(jiǎn)化調(diào)試工作等,都與igbt有密切的內(nèi)在聯(lián)系,所以世界各大器件公司都在奮力研究、開發(fā),予估近2-3年內(nèi),會(huì)有突破性的進(jìn)展。已有適用于高壓變頻器的有電壓型hv-igbt,igct,電流型sgct等。福建常見西門康IGBT模塊代理商它與GTR 的輸出特性相似.也可分為飽和區(qū)1 、放大區(qū)2 和擊穿特性3 部分。
該電場(chǎng)會(huì)阻止P區(qū)空穴繼續(xù)向N區(qū)擴(kuò)散。倘若我們?cè)诎l(fā)射結(jié)添加一個(gè)正偏電壓(p正n負(fù)),來減弱內(nèi)建電場(chǎng)的作用,就能使得空穴能繼續(xù)向N區(qū)擴(kuò)散。擴(kuò)散至N區(qū)的空穴一部分與N區(qū)的多數(shù)載流子——電子發(fā)生復(fù)合,另一部分在集電結(jié)反偏(p負(fù)n正)的條件下通過漂移抵達(dá)集電極,形成集電極電流。值得注意的是,N區(qū)本身的電子在被來自P區(qū)的空穴復(fù)合之后,并不會(huì)出現(xiàn)N區(qū)電子不夠的情況,因?yàn)閎電極(基極)會(huì)提供源源不斷的電子以保證上述過程能夠持續(xù)進(jìn)行。這部分的理解對(duì)后面了解IGBT與BJT的關(guān)系有很大幫助。MOSFET:金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管,簡(jiǎn)稱場(chǎng)效晶體管。內(nèi)部結(jié)構(gòu)(以N-MOSFET為例)如下圖所示。MOSFET內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號(hào)在P型半導(dǎo)體襯底上制作兩個(gè)N+區(qū),一個(gè)稱為源區(qū),一個(gè)稱為漏區(qū)。漏、源之間是橫向距離溝道區(qū)。在溝道區(qū)的表面上,有一層由熱氧化生成的氧化層作為介質(zhì),稱為絕緣柵。在源區(qū)、漏區(qū)和絕緣柵上蒸發(fā)一層鋁作為引出電極,就是源極(S)、漏極(D)和柵極(G)。上節(jié)我們提到過一句,MOSFET管是壓控器件,它的導(dǎo)通關(guān)斷受到柵極電壓的控制。我們從圖上觀察,發(fā)現(xiàn)N-MOSFET管的源極S和漏極D之間存在兩個(gè)背靠背的pn結(jié),當(dāng)柵極-源極電壓VGS不加電壓時(shí)。
晶閘管的正向漏電流比一般硅二極管反向漏電流大,且隨著管子正向陽極電壓升高而增大。當(dāng)陽極電壓升到足夠大時(shí),會(huì)使晶閘管導(dǎo)通,稱為正向轉(zhuǎn)折或“硬開通”。多次硬開通會(huì)損壞管子。2.晶閘管加上正向陽極電壓后,還必須加上觸發(fā)電壓,并產(chǎn)生足夠的觸發(fā)電流,才能使晶閘管從阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。觸發(fā)電流不夠時(shí),管子不會(huì)導(dǎo)通,但此時(shí)正向漏電流隨著增大而增大。晶閘管只能穩(wěn)定工作在關(guān)斷和導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài),沒有中間狀態(tài),具有雙穩(wěn)開關(guān)特性。是一種理想的無觸點(diǎn)功率開關(guān)元件。3.晶閘管一旦觸發(fā)導(dǎo)通,門極完全失去控制作用。要關(guān)斷晶閘管,必須使陽極電流《維持電流,對(duì)于電阻負(fù)載,只要使管子陽極電壓降為零即可。為了保證晶閘管可靠迅速關(guān)斷,通常在管子陽極電壓互降為零后,加上一定時(shí)間的反向電壓。晶閘管主要特性參數(shù)1.正反向重復(fù)峰值電壓——額定電壓(VDRM、VRRM取其小者)2.額定通態(tài)平均電流IT(AV)——額定電流(正弦半波平均值)3.門極觸發(fā)電流IGT,門極觸發(fā)電壓UGT,(受溫度變化)4.通態(tài)平均電壓UT(AV)即管壓降5.維持電流IH與掣住電流IL6.開通與關(guān)斷時(shí)間晶閘管合格證基本參數(shù)IT(AV)=A。IGBT是能源變換與傳輸?shù)闹行钠骷?,俗稱電力電子裝置的“CPU”,作為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
公共柵極單元100與第1發(fā)射極單元101和第二發(fā)射極單元201之間通過刻蝕方式進(jìn)行隔開;第二表面上設(shè)有工作區(qū)域10和電流檢測(cè)區(qū)域20的公共集電極單元200;接地區(qū)域30則設(shè)置于第1發(fā)射極單元101內(nèi)的任意位置處;電流檢測(cè)區(qū)域20和接地區(qū)域30分別用于與檢測(cè)電阻40連接,以使檢測(cè)電阻40上產(chǎn)生電壓,并根據(jù)電壓檢測(cè)工作區(qū)域10的工作電流。具體地,工作區(qū)域10和電流檢測(cè)區(qū)域20具有公共柵極單元100和公共集電極單元200,此外,電流檢測(cè)區(qū)域20還具有第二發(fā)射極單元201和第三發(fā)射極單元202,檢測(cè)電阻40則分別與第二發(fā)射極單元201和接地區(qū)域30連接。此時(shí),在電流檢測(cè)過程中,工作區(qū)域10由公共柵極單元100提供驅(qū)動(dòng),以使公共集電極單元200上的電流ic通過第二發(fā)射極單元201達(dá)到檢測(cè)電阻40,從而可以在檢測(cè)電阻40上產(chǎn)生測(cè)試電壓vs,進(jìn)而可以根據(jù)該測(cè)試電壓vs檢測(cè)工作區(qū)域10的工作電流。因此,在上述電流檢測(cè)過程中,電流檢測(cè)區(qū)域20的第二發(fā)射極單元201相當(dāng)于沒有公共柵極單元100提供驅(qū)動(dòng),即對(duì)于igbt芯片的電子和空穴兩種載流子形成的電流,電流檢測(cè)區(qū)域20的第二發(fā)射極單元201只獲取空穴形成的電流作為檢測(cè)電流,從而避免了檢測(cè)電流受公共柵極單元100的電壓的影響。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs 的控制,Ugs 越高, Id 越大。福建常見西門康IGBT模塊代理商
IGBT 在開通過程中,大部分時(shí)間是作為MOSFET 來運(yùn)行的。福建常見西門康IGBT模塊代理商
不論漏極-源極電壓VDS之間加多大或什么極性的電壓,總有一個(gè)pn結(jié)處于反偏狀態(tài),漏、源極間沒有導(dǎo)電溝道,器件無法導(dǎo)通。但如果VGS正向足夠大,此時(shí)柵極G和襯底p之間的絕緣層中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng),方向從柵極指向襯底,電子在該電場(chǎng)的作用下聚集在柵氧下表面,形成一個(gè)N型薄層(一般為幾個(gè)nm),連通左右兩個(gè)N+區(qū),形成導(dǎo)通溝道,如圖中黃域所示。當(dāng)VDS>0V時(shí),N-MOSFET管導(dǎo)通,器件工作。了解完以PNP為例的BJT結(jié)構(gòu)和以N-MOSFET為例的MOSFET結(jié)構(gòu)之后,我們?cè)賮砜碔GBT的結(jié)構(gòu)圖↓IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號(hào)黃塊表示IGBT導(dǎo)通時(shí)形成的溝道。首先看黃色虛線部分,細(xì)看之下是不是有一絲熟悉之感?這部分結(jié)構(gòu)和工作原理實(shí)質(zhì)上和上述的N-MOSFET是一樣的。當(dāng)VGE>0V,VCE>0V時(shí),IGBT表面同樣會(huì)形成溝道,電子從n區(qū)出發(fā)、流經(jīng)溝道區(qū)、注入n漂移區(qū),n漂移區(qū)就類似于N-MOSFET的漏極。藍(lán)色虛線部分同理于BJT結(jié)構(gòu),流入n漂移區(qū)的電子為PNP晶體管的n區(qū)持續(xù)提供電子,這就保證了PNP晶體管的基極電流。我們給它外加正向偏壓VCE,使PNP正向?qū)?,IGBT器件正常工作。這就是定義中為什么說IGBT是由BJT和MOSFET組成的器件的原因。此外,圖中我還標(biāo)了一個(gè)紅色部分。福建常見西門康IGBT模塊代理商
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