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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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