深圳市可易亚半导体科技有限公司

國家高新企業

cn en

新聞中心

IGBT,MOS管-讨论IGBT和MOS管的区别-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2018-07-17 

分享到:

什麽叫MOS管

mos管是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導體(semiconductor)場效應晶體管,或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導體。MOS管的source和drain是可以對調的,他們都是在P型backgate中形成的N型區。在多數情況下,這個兩個區是一樣的,即使兩端對調也不會影響器件的性能。這樣的器件被認爲是對稱的。


什麽叫IGBT

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS绝缘栅型場效應管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。我们常见的IGBT又分单管和模块两种,单管的外观和MOS管有点相像,常见生产厂家有富士,仙童等,模块的产品一般内部封装了数个单的IGBT,内部联接成适合的电路。


功率開關管的比較

常用的功率开关有晶闸管、IGBT、場效應管等。其中,晶闸管(可控硅)的开关频率最低约1000次/秒左右,一般不适用于高频工作的开关电路。

1、效應管的特點:

場效應管的突出优点在于其极高的开关频率,其每秒钟可开关50万次以上,耐压一般在500V以上,耐温150℃(管芯),而且导通电阻,管子损耗低,是理想的开关器件,尤其适合在高频电路中作开关器件使用。

但是場效應管的工作电流较小,高的约20A低的一般在9A左右,限制了电路中的最大电流,而且由于場效應管的封装形式,使得其引脚的爬电距离(导电体到另一导电体间的表面距离)较小,在环境高压下容易被击穿,使得引脚间导电而损坏机器或危害人身安全。

2、IGBT的特點:

IGBT即雙極型絕緣效應管,符號及等效電路圖見圖,其開關頻率在20KHZ~30KHZ之間。但它可以通過大電流(100A以上),而且由于外封裝引腳間距大,爬電距離大,能抵禦環境高壓的影響,安全可靠。

IGBT和MOS管区别

場效應管逆变焊机的特点

由于場效應管的突出优点,用場效應管作逆变器的开关器件时,可以把开关频率设计得很高,以提高转换效率和节省成本,使用高频率变压器以减小焊机的体积,使焊机向小型化,微型化方便使用。但无论弧焊机还是切割机,它们的工作电流都很大。使用一个場效應管满足不了焊机对电流的需求,一般采用多只并联的形式来提高焊机电源的输出电流。这样既增加了成本,又降低了电路的稳定性和可靠性。

IGBT焊機的特點

IGBT焊机指的是使用IGBT作为逆变器开关器件的弧焊机。由于IGBT的开关频率较低,电流大,焊机使用的主变压器、滤波、储能电容、电抗器等电子器件都较場效應管焊机有很大不同,不但体积增大,各类技术参数也改变了。

IGBT焊機工作原理

1、半橋逆變電路工作原理如圖所示

IGBT和MOS管的区别

工作原理:

①tl時間:開關K1導通,K2截止,電流方向如圖中①,電源給主變T供電,並給電容C2充電。

②t2時間:開關K1、K2都截止,負截無電流通過(死區)。

③t3時間:開關K1截止,K2導通,電容C2向負載放電。

④t4時間:開關K1、K2均截止,又形成死區。如此反複在負載上就得到了如圖12.3的電流,實現了逆變的目的。

2、IGBT焊機的工作原理

①電源供給:

和場效應管作逆变开关的焊机一样,焊机电源由市电供给,经整流、滤波后供给逆变器。

②逆變:

由于IGBT的工作電流大,可采用半橋逆變的形式,以IGBT作爲開關,其開通與關閉由驅動信號控制。

③驅動信號的産生:

驅動信號仍然采用處理脈寬調制器輸出信號的形式。使得兩路驅動信號的相位錯開(有死區),以防止兩個開關管同時導通而産生過大電流損壞開關管。驅動信號的中點同樣下沈一定幅度,以防幹擾使開關管誤導通。

④保護電路:

IGBT焊機也設置了過流、過壓、過熱保護等,有些機型也有截流,以保證焊機及人身安全,其工作原理与場效應管焊机相似。

MOS管的主要特性

導通電阻的降低

INFINEON的内建横向电场的MOSFET,耐压600V和800V,与常规MOSFET器件相比,相同的管芯面积,导通电阻分别下 降到常规MOSFET的1/5, 1/10;相同的额定电流,导通电阻分别下降到1/2和约1/3。在额定结温、额定电流条件下,导通电压分别从12.6V,19.1V下降到 6.07V,7.5V;导通损耗下降到常规MOSFET的1/2和1/3。由于导通损耗的降低,发热减少,器件相对较凉,故称COOLMOS。

封裝的減小和熱阻的降低

相同額定電流的COOLMOS的管芯較常規MOSFET減小到1/3和1/4,使封裝減小兩個管殼規格。由于COOLMOS管芯厚度僅爲常規MOSFET的1/3,使TO-220封裝RTHJC從常規1℃/W降到0.6℃/W;額定功率從125W上升到208W,使管芯散熱能力提高。

開關特性的改善

COOLMOS的栅极电荷与开关参数均优于常规MOSFET,很明显,由于QG,特别是QGD的减少,使COOLMOS的开关时间约为常 规MOSFET的1/2;开关损耗降低约50%。关断时间的下降也与COOLMOS内部低栅极电阻(<1Ω=有关。

抗雪崩擊穿能力與SCSOA

目前,新型的MOSFET无一例外地具有抗雪崩击穿能力。COOLMOS同样具有抗雪崩能力。在相同额定电流 下,COOLMOS的IAS与ID25℃相同。但由于管芯面积的减小,IAS小于常规MOSFET,而具有相同管芯面积时,IAS和EAS则均大于常规 MOSFET。

COOLMOS的最大特点之一就是它具有短路安全工作区(SCSOA),而常规MOS不具备这个特性。 COOLMOS的SCSOA的获得主要是由于转移特性的变化和管芯热阻降低。COOLMOS的转移特性如图所示。从图可以看到,当VGS>8V 时,COOLMOS的漏极电流不再增加,呈恒流状态。特别是在结温升高时,恒流值下降,在最高结温时,约为ID25℃的2倍,即正常工作电流的3-3.5 倍。在短路状态下,漏极电流不会因栅极的15V驱动电压而上升到不可容忍的十几倍的ID25℃,使COOLMOS在短路时所耗散的功率限制在 350V×2ID25℃,尽可能地减少短路时管芯发热。管芯热阻降低可使管芯产生的热量迅速地散发到管壳,抑制了管芯温度的上升速度。因 此,COOLMOS可在正常栅极电压驱动,在0.6VDSS电源电压下承受10ΜS短路冲击,时间间隔大于1S,1000次不损坏,使COOLMOS可像 IGBT一样,在短路时得到有效的保护。

IGBT和MOS管的区别


聯系方式:鄒先生

聯系電話:0755-83888366-8022

手機:18123972950

QQ:2880195519

聯系地址:深圳市福田區車公廟天安數碼城天吉大廈CD座5C1


請搜微信公衆號:“KIA半導體”或掃一掃下圖“關注”官方微信公衆號

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助