资源描述:
《MOSFET与IGBT的应用区别.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、MOSFET与IGBTPOWERMOSFET优点是高频特性十分优秀(MOSFET可以工作到几百KHZ,上MHZ,以至几十MHZ,射频领域的产品),驱动简单(电压型驱动),抗击穿性妤(没有雪崩效应)POWERMOSFET的弱点是高耐压化后之功率损失激增。缺点是耐高压的器件,导通电阻大.在高压大电流场合功耗较大,因此大功率(1500W以上)有些困难。对于MOSFET来说,仅由多子承担的电荷运输没有任何存储效应,因此,很容易实现极短的开关时间。POWERMOSFET其高频特性十分优秀,所以MOSFET可用于较
2、高频率的场合。在低电源电压下动作时之功率损失(POWERLOSS)远低于以往之组件,但是问题是,在高压的"开"状态下的源漏电阻很高(压降高),而且随着器件的电压等级迅速增长(耐压越高导通电阻越大,除了采用COOLMOS管芯的以外)。因而其传导损耗就很高,特别在高功率应用时,很受限制。IGBT优点是驱动简单,导通压降小,耐压高.功率可以达到5000w。IGBT弱点是开关频率最大40—50KHz,开关损耗大而且有擎拄效应。和MOSFET有所不同,IGBT器件中少子也参与了导电,IGBT是采用MOS结构的双极
3、器件导通电阻小(发热就少)高耐压,因而可大大降低导通压降。但另一方面,存储电荷的增强与耗散引发了开关损耗、延迟时间(存储时间)、以及在关断时还会引发集电极拖尾电流。同时存在的电流尾巴和较高的IGBT集电极到发射极电压将产生关闭开关损耗。这样就限制了IGBT的上限频率由以上分析可知,IGBT适用于高功率和高压的场合,但是因为电流尾巴的原因,频率范围受限,开关损耗也很明显;MOSFET关闭时电流下降速度快,可用于较高频率范围内,但由于开通漏电阻高,在较高的电压等级下,导致的开通损耗显著,不适用于高功率电路中
4、。驱动两种电路可以一样,只是IGBT输入电容MOS大故需提供更大的正负电压的驱动功率。总之,MOSFET一般在较低功率应用及较高频应用(即功率<1000W及开关频率≥100kHz)中表现较好,而IGBT则在较低频及较高功率设计中表现卓越。就其应用,根据其特点: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。用IGBT代替MOSFET的可行性分析一、引言电力电子设备正朝着高频、高效、高可靠
5、、高功率因数和低成本的方向发展,功率器件则要求高速、高可靠、低损耗和低成本。目前所用功率器件主要是功率MOSFET和IGBT.IGBT是为降低功率MOSFET的导通电阻RDS(ON),将双极晶体管的集电区电导调制效应引入MOSFET的漏极,实现了漏极高阻漂移区的电导调制效应,从而降低了IGBT的导通压降VCE(ON).从制造工艺上讲,MOSFET和IGBT的不同只是原始Si材料的不同,MOSFET采用N-N+同型外延Si片,IGBT采用N-P+异型外延Si片,在同型外延Si片上用MOSFET工艺生产出的
6、器件为MOSFET,在异型外延Si片上用MOSFET工艺生产出的器件为IGBT.N-P+结的引入使得IGBT为一个四层(N+PN-P+)结构。所谓电导调制是指处于正偏的N-P+结,由P+向N-区注入少子空穴,实现了N-区的电导调制,使N-区的电阻率降低。因为少子注入,在关断期间就存在少子复合,所以IGBT的开关速度要慢于MOSFET.那么在多高的开关频率下,IGBT可以替代MOSFET?要做具体分析。二、为什么要取代MOSFET?降低MOSFET的RDS(ON)是高压功率MOSFET发展中很难解决的问题
7、,降低RDS(ON)的主要办法是增加芯片面积。面积增加,速度下降,生产合格率降低,而成本大幅度提高。在相同电压和电流下,IGBT芯片面积不足MOSFET芯片面积的1/2,而且开关速度近似,同时成本降低一半。所以用IGBT代替MOSFET可在性能不变的情况下,大幅度降低成本,而且对于几千安培、数千伏特的应用,MOSFET是不能实现的。三、用IGBT代替MOSFET的可行性1.IGBT和MOSFET电性能的不同相同功率容量的IGBT和MOSFET的主要区别是IGBT速度可能慢于MOSFET,再者就是IGBT
8、存在关断拖尾时间ttail.ttail长,死区时间也要加长,从而影响了使用开关频率。表1是APT公司生产的IGBT和MOSFET可互换器件的主要电参数。表1由表1可见APT30GP60B和APT5010B2LL相比,toff较长,而硅片面积ASi和归一成本,APT5010B2LL均是APT30GP60B的两倍。2.IGBT和MOSFET可使用开关频率fSM和结温Tj在大功率器件的使用中,所有参数都受器件结温Tj的限制,手册中给出Tjm=15