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如何区分mos管和lgbt管?

 一半床出租 2019-05-09

如何区分MOS管和IGBT管?

答:这个问答题属于高级技师应知应会的题目,即使是本人回答了,估计部分人看不懂得。

MOS管又称为电力场效应晶体管( Power MOSFEt)是近些年获得最快发展的一种单极型电压控制器件,不但有自关断能力,而且具有输入阻抗 高、可以直接与数字逻辑集成电路连接、驱动电路简单功耗小、开关速度快达50kH、开关损耗小、热稳定性好、不存在 二次击穿问题和工作可靠等优点。可应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备等电子电器设备中,但工作电压还不能太高,电流容量也不能太大,所以目前只适用于小功率电力电子装置。

1.电力场效应晶体管的结构和工作原理

电力场效应晶体管有多种结构形式,按导电沟道可分为P沟道和N沟道,同时又有耗尽型和增强型之分。此处以应用较广泛的单极 VDMOSFET、N沟道增强型为例,介绍电力场效应晶体管的结构和工作原理,其内部结构和图形符号如下图1-1所示。


电力场效应晶体管有三个引脚:源极S、栅极G、漏极D,在漏极接电源正极、源极接电源负极时,栅极和源极之间电压为0,沟道不导通,管子处于截止状态。若在栅极和源极之间加一正向电压Ugs,并使Ugs等于或大于管子的开启电压U,此时管子开通,漏、源极间有电流Id流过。Ugs超过Ut越大,导电能力越强,漏极电流越大。

在图1-1a中的A点处,源极金属电极将N区和P区连接在一起,因此源、漏极之间形成了一个寄生二极管,MOSFET内部无反向电压阻断能力,常用图1-1b表示。在变流电路中,为避免过大的反向电流流 过该器件而导致元件损坏,常在该器件外部并接快速二极管VD2和串接二极管VD1,如图1-1c所示。

在N沟道增强型 MOSFET器件中,当栅源电压Ugs为负值时,不可能出现沟道,因而无法沟通源区与漏区,即使栅源电压为正但数值不够大时,同样不会出现沟道,使源区与漏区沟通。因此,在上述两种情况下,MOSFET都处于关断状态,即使加上正向漏极电压Ugs,也没有漏极电流Id出现。只有当栅源电压等于或大于开启电压时,才能形成沟道,把源区和漏区沟通,在正向漏极电压下,使 MOSFET进入导通状态。

2.应用电力场效应晶体管的注意事项

(1)防止静电击穿。由于MOSFET具有很高的输入阻抗,因此,在静电较强的场所泄放电荷困难,容易引起静电击穿,损坏器件,应予以防 止。

(1)防止静电击穿。由于MOSFET具有很高的输入阻抗,因此,在静电较强的场所泄放电荷困难,容易引起静电击穿,损坏器件,应予以防 止。

(2)防止偶然性振荡。

MOSFET在与测试仪器、插接盒等器件的输入电容、输入 电阻匹配不当时,可能会引起偶然性振荡,使器件损坏,因此,应在器件的栅极端子 外接10k0串联电阻器,或在栅源极间外接约0.5μF的电容器

(3)防止过电流。负载的变化可能产生数值较大的冲击电流,以致超过通态漏极流的最大额定值,因此,必须采取措施使器件回路迅速断开,避免损坏器件。

(4)防止过电压

1)栅源间过电压的防护。适当降低栅源间的阻抗,可在栅源间并接阻尼电阻或防止栅极开路。

2)漏源间过电压的防护。在漏源间并接齐纳二极管箝位或R C抑制网络等保护措施。

绝缘栅双极型晶体管如下图所示。


绝缘栅双极型晶体管(IGBT)又叫绝缘门极晶体管( Insulated Gate Bipolar Tran- SIstor),简称IGBT。绝缘栅双极型晶体管是以场效应晶体管作为基极,以电力晶体管作为发射极与集电极复合而成的。因此,它综合了 MOSFET与GTR的优点,既有MOSFET的输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好和驱动电路简单 等特点,又有GTR的载流能力强、耐压高等特点,是很有发展前途的大功率自关断电力器件。

1.绝缘栅双极型晶体管的结构

绝缘栅双极型晶体管也是一种三端器件,其结构图、简化等效电路和图形符号如图1-2所示。由图可知,IGBT是在 MOSFET的基础上增加了一个P层发射极,形成PN结J1,由此引出漏极D,栅极G和源极S则完全与 MOSFET类似。

由图1-2a的结构图可以看出,lGBT相当于一个由 MOSFET驱动的具有厚基区的GTR,其等效电路如图1-2b所示。图中电阻Rdr是厚基区GTR基区内的扩展电阻。从等效电路可以看出,IGBT是以GTR为主导元件、 MOSFET为驱动元件的达林顿结构器件,这种结构叫N沟道IGBT,GTR为PNP型晶体管,MOSFET为N沟道型。

N沟道IGBT的图形符号如图1-2c和图1-2d所示,对P沟道IGBT的图形符号,仅将源极的箭头方向反向即可。

2.绝缘栅双极型晶体管的工作原理

绝缘栅双极型晶体管的开通和关断是由栅极电压控制的。当 棚门极电压为正时,MOSFET的沟道形成,为PNP晶体管提供基极电流,从而使GBT开通。此时,从P+区注入N-区的空穴(少数载流子)对N区进行电导调制、减少N-区的电阻Rdr,使耐高压的IGBT具有低的通态压降。在栅极上施以负电压时,MOSFET的沟道消失,PNP晶体管的基极电流被切断,IGBT关断。

这个问答题比较深奥,本人也只是知道这么多了。

知足常乐2019.5.2日于上海

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