IGBT工作原理与MOSFET的关联
时间：2023-07-03 阅读：452
IGBT工作原理与MOSFET的关联
IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor）中文名为绝缘栅双极晶体管，是一种广泛应用于电力电子领域的功率开关器件。它结合了MOSFET（金属-氧化物半导体场效应管）和BipolarJunctionTransistor（双极晶体管）的优点，具有高频率、低开关损耗和高电流承载能力等特点。
首先，让我们来了解一下IGBT的工作原理。IGBT由N沟道MOSFET和PNP型双极晶体管组成。在电路中，N沟道MOSFET被用作控制器，负责开关操作，而PNP型双极晶体管则负责承载高电流。IGBT工作的过程分为四个阶段：关断、软关、导通和饱和。
在关断阶段，IGBT的控制端施加一个负电压，使得N沟道MOSFET中的细导电子呈离态。此时，由控制端进入的电流很小，IGBT处于关断状态。
接下来，在软关阶段，当N沟道MOSFET控制端施以正电压时，其细导电子会从P沟道进入N沟道，形成一个PN结，使IGBT处于软关状态。软关状态下，PNP型双极晶体管浓度调制，逐渐接近导通状态。
当控制端施加足够正电压时，IGBT进入导通状态。这时，N沟道MOSFET的导电子在控制下形成了一个低阻抗通道，使得高电流可以流经PNP型双极晶体管。IGBT在此阶段消耗的功率很小，具有低开关损耗的特点。
最后，在饱和阶段，N沟道MOSFET导通电子的数量达到最大值，同时PNP型双极晶体管也承载着最大电流。在此状态下，IGBT能够稳定工作，并将高电流传输到负载中。
与MOSFET相比，IGBT的主要优势在于其能够承载更高的电流。MOSFET的栅极-漏极电容会限制其电流承载能力，因此在功率电子应用中一般用作低功率开关。而IGBT则通过结合PNP型双极晶体管的高电流承载特性，兼具了MOSFET的高频率和低开关损耗特性。
另一方面，IGBT与MOSFET还有一些共同点。它们都是可控的开关设备，它们的导通和关断都取决于控制电压的施加。此外，它们都属于半导体器件，依靠半导体材料在不同控制状态下的电场效应来改变电流流动。
总之，IGBT是一种结合了MOSFET和双极晶体管的功率开关器件，具有高电流承载能力、低开关损耗和高频率等特点。与MOSFET相比，IGBT能够在高功率应用中更好地工作，并广泛用于电力电子领域。
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