MOS 管与 IGBT 在电子电路中的差异

出处:网络整理 发布于:2026-07-09 15:12:34

  在电子电路设计领域,MOS 管和 IGBT 管是极为常见的元件,它们都能作为开关元件发挥作用,而且在外形及特性参数方面也有一定的相似性。然而,为何有些电路选用 MOS 管,而另一些电路则采用 IGBT 管呢?下面我们就来深入了解一下,MOS 管和 IGBT 管到底存在哪些区别。
  1、什么是 MOS 管?
  场效应管主要分为结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(MOS 管)两种类型。MOS 管即 MOSFET,其全称为金属 - 氧化物半导体场效应晶体管。由于这种场效应管的栅极被绝缘层隔离,所以也被称作绝缘栅场效应管。MOSFET 又可细分为 N 沟耗尽型和增强型、P 沟耗尽型和增强型四大类。

 

  部分 MOSFET 内部存在一个二极管,即体二极管,也被叫做寄生二极管或续流二极管。关于寄生二极管的作用,主要有以下两种解释:
  当 VDD 过压时,MOSFET 的寄生二极管能够防止 MOS 管被烧坏。因为在过压对 MOS 管造成破坏之前,二极管会先反向击穿,将大电流直接导到地,从而避免 MOS 管受损。
  它还能防止 MOS 管的源极和漏极反接时烧坏 MOS 管。同时,在电路有反向感生电压时,为反向感生电压提供通路,避免反向感生电压击穿 MOS 管。
  MOSFET 具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、电压控制电流等特性,在电路中可作为放大器、电子开关等使用。
  2、什么是 IGBT?
  IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)即绝缘栅双极型晶体管,它是由晶体三极管和 MOS 管组成的复合型半导体器件。作为新型电子半导体器件,IGBT 具有输入阻抗高、电压控制功耗低、控制电路简单、耐高压、承受电流大等特性,在各种电子电路中得到了极为广泛的应用。
  IGBT 的电路符号至今尚未统一,在画原理图时一般借用三极管、MOS 管的符号,此时可从原理图上标注的型号来判断是 IGBT 还是 MOS 管。同时需要注意的是,IGBT 是否有体二极管不能仅从图上判断,除非资料有特别说明,否则这个二极管通常是存在的。IGBT 内部的体二极管并非寄生的,而是为了保护 IGBT 脆弱的反向耐压而特别设置的,又称为 FWD(续流二极管)。判断 IGBT 内部是否有体二极管并不困难,可用万用表测量 IGBT 的 C 极和 E 极,如果 IGBT 正常,C、E 两极测得电阻值无穷大,则说明 IGBT 没有体二极管。IGBT 非常适合应用于交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
  3、MOS 管与 IGBT 的结构特点
  MOS 管和 IGBT 管的内部结构如下图所示:

  

  IGBT 是通过在 MOSFET 的漏极上追加层而构成的。IGBT 的理想等效电路如下图所示,实际上 IGBT 就是 MOSFET 和晶体管三极管的组合。MOSFET 存在导通电阻高的缺点,但 IGBT 克服了这一缺点,在高压时 IGBT 仍具有较低的导通电阻。
 
  另外,相似功率容量的 IGBT 和 MOSFET,IGBT 的速度可能会慢于 MOSFET,因为 IGBT 存在关断拖尾时间。由于 IGBT 关断拖尾时间长,死区时间也要加长,从而会影响开关频率。
  4、选择 MOS 管,还是 IGBT?
  在电路中,工程师常常会面临选用 MOS 管作为功率开关管还是选择 IGBT 管的问题。如果从系统的电压、电流、切换功率等因素考虑,可以总结出以下几点:
  也可从下图看出两者使用的条件,阴影部分区域表示 MOSFET 和 IGBT 都可以选用,“?” 表示当前工艺还无法达到的水平。

 

  总的来说,MOSFET 的优点是高频特性好,工作频率可以达到几百 kHz、上 MHz,缺点是导通电阻大,在高压大电流场合功耗较大;而 IGBT 在低频及较大功率场合下表现卓越,其导通电阻小,耐压高。MOSFET 应用于开关电源、镇流器、高频感应加热、高频逆变焊机、通信电源等高频电源领域;IGBT 集中应用于焊机、逆变器、变频器、电镀电解电源、超音频感应加热等领域。
关键词:MOS 管  

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