学校网站建设策划,南京做网站设计,比价网站,江苏常州武进区建设局网站MOS管#xff0c;即Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor#xff0c;是我们常见的一种半导体器件#xff0c;也被广泛称为MOSFET。 这种器件的工作原理独特且高效#xff0c;主要是通过控制栅极电压来调控电流在两个源极和漏极之间的流动#xff0c;这也是其…MOS管即Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor是我们常见的一种半导体器件也被广泛称为MOSFET。 这种器件的工作原理独特且高效主要是通过控制栅极电压来调控电流在两个源极和漏极之间的流动这也是其被称为场效应晶体管Field-Effect Transistor 简称FET的原因。 在深入了解MOS管的工作原理之前我们先来详细解析一下它的结构。 MOS管主要由三部分构成金属Metal、氧化物Oxide和半导体Semiconductor。 金属部分也就是栅极位于器件的顶部而源极和漏极则位于器件的底部二者之间被一层氧化物绝缘层隔开。 当我们在栅极上施加电压时这层氧化物绝缘层会产生一个电场。 这个电场会进一步影响半导体材料中的电荷分布形成一个导电通道使电流可以从源极流向漏极。 这个过程被称为“ 场效应” 因为是通过电场而非直接通过电荷的流动来控制电流的。 此外通过改变栅极上的电压我们可以调控导电通道的宽度从而改变源极和漏极之间的电阻实现电流的精确控制。 这就是MOS管作为开关或放大器在电子设备中广泛应用的原因。 在实际应用中MOS管的表现往往受到许多因素的影响如温度、电压和电流的大小、材料的特性等。 因此设计和使用MOS管需要深入了解这些物理原理并根据具体的应用需求进行合理的参数设置和优化MOS管的种类 MOS管是FET的一种另一种为JFET结型场效应管主要有两种结构形式N沟道型和P沟道型; 又根据场效应原理的不同分为耗尽型当栅压为零时有较大漏极电流和增强型当栅压为零漏极电流也为零必须再加一定的栅压之后才有漏极电流两种。因此MOS管可以被制构成P沟道增强型、P沟道耗尽型、N沟道增强型、N沟道耗尽型4种类型产品。 MOS管特点 1. MOS管的输入阻抗极高这得益于其栅极上的绝缘膜氧化物其阻抗值非常大。因此其输入端几乎不消耗电流使其非常适合作为电子开关使用。 2. MOS管的导通电阻非常低可以低至几个毫欧从而实现了极低的传导损耗。 3. MOS管的开关速度非常快并且开关损耗也很低这使得它特别适合用于PWM输出模式。 4. MOS管在电路设计方面具有很大的灵活性其栅极偏压可以是正、负或零。相比之下三极管只能在正向偏置下工作而电子管则只能在负偏压下工作。 5. MOS管具有低功耗、性能稳定、抗辐射能力强等优点并且制造成本低廉占用空间小具有高整合度。 6. 需要注意的是MOS管的栅极很容易被静电击穿。由于其栅极输入阻抗大感应电荷难以释放高压很容易击穿绝缘层从而导致损坏。 由于MOS管具有上述诸多优势现在芯片内部集成的几乎都是MOS管。
IGBT即绝缘栅双极型晶体管是一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件由双极型三极管BJT和绝缘栅型场效应管MOS组成。它兼具金氧半场效晶体管MOSFET的高输入阻抗和电力晶体管GTR的低导通压降两大优点。 GTR具有低饱和压降和高载流密度的特点但其驱动电流相对较大这主要归因于其Vbe值为0.7V而Ic可以很大这取决于PN结的材料和厚度。另一方面MOSFET的驱动功率很小开关速度快但其导通压降较大载流密度较小。这是因为MOS管存在Rds当Ids较大时会导致Vds也较大。 IGBT成功结合了以上两种器件的优势具有较小的驱动功率和较低的饱和压降因此非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路以及牵引传动等领域。 IGBT的主要功能是将高压直流电转换为交流电并实现变频控制因此在电动车等领域得到了广泛应用。N沟道IGBT的简化等效电路和电气图形符号如下 当栅极G处于高电平时NMOS晶体管导通从而使得PNP晶体管的CE极间也导通允许电流从CE极间流过。相反当栅极G处于低电平时NMOS晶体管截止因此PNP晶体管的CE极间也截止此时没有电流流过。 IGBT与MOSFET不同内部没有寄生的反向二极管因此在实际使用中(感性负载)需要搭配适当的快恢复二极管。优点 1. 具有卓越的电压和电流处理能力。 2. 极高的输入阻抗。 3. 可使用极低电压控制高电流的切换。 4. 配备电压控制装置无输入电流实现低输入损耗。 5. 栅极驱动电路简易且经济降低了对栅极驱动的要求。 6. 通过施加正电压轻松开启施加零电压或轻微负电压则可轻松关闭。 7. 拥有极低导通电阻。 8. 高电流密度使得芯片尺寸更为紧凑。 9. 相较于BJT和MOS管具有更高的功率增益。 10. 开关速度超越BJT。 11. 可使用低控制电压切换高电流电平。 12. 双极性质提升传导性。 13. 安全可靠。缺点 1. 开关速度相较于MOS管稍显逊色。 2. 由于其单向性无法直接处理AC波形需附加电路支持。 3. 不能承受过高的反向电压。 4. 价格高于BJT和MOS管。 5. 采用类似于晶闸管的P-N-P-N结构存在锁存问题。MOS管和IGBT应用区别
MOSFET在高频开关应用具备优势
MOSFET的优点决定了它非常适合高频且开关速度要求高的应用。在开关电源领域中MOSFET的寄生参数至关重要它决定了转换时间、导通电阻、振铃(开关时超调)和击穿等性能。
IGBT在高压大电流应用具备优势
IGBT在处理和传导中至超高电压和大电流具有极大优势由于它拥有非常高的栅极绝缘特性并且在电流传导过程中产生非常低正向压降尽管出现浪涌电压IGBT的运行也不会受到干扰。
不过与MOSFET相比IGBT开关速度较慢关断时间较长不适合高频应用 登录大大通了解更多详情解锁1500完整应用方案更有大联大700FAE在线答疑解惑
