IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理 igbt和mos管的區(qū)別

　　IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的結(jié)構(gòu)由P區(qū)、N+區(qū)和N區(qū)組成，其特點如下：

　　P區(qū)（P型襯底）：P區(qū)是IGBT的主要支撐結(jié)構(gòu)，也稱為襯底。它由P型材料構(gòu)成，具有較高的摻雜濃度，通常為主摻雜。P區(qū)的作用是提供結(jié)電容和承受開關(guān)功率的能力。

　　N+區(qū)和N區(qū)（N型區(qū)）：N+區(qū)和N區(qū)是IGBT的導(dǎo)電區(qū)域。N+區(qū)是指高度摻雜的N型材料區(qū)域，用于形成觸發(fā)電極和減小電極接觸電阻。N區(qū)是指較低摻雜濃度的N型材料區(qū)域，作為主通道和功率電流控制的區(qū)域。

　　絕緣層：絕緣層位于IGBT的N區(qū)表面，通常使用氧化硅（SiO2）等絕緣材料，用于隔離控制電極（柵極）與功率電極（P區(qū)和N+區(qū)）。

　　柵極：柵極是控制IGBT的導(dǎo)電和關(guān)斷的部分。它由金屬材料（通常是鋁或鉬）制成，被覆蓋在絕緣層上。柵極通過控制電壓信號來調(diào)節(jié)IGBT的導(dǎo)電性，實現(xiàn)對功率電流的調(diào)控。

　　二極管：IGBT內(nèi)部一般還集成了反并二極管，用于承受開關(guān)過程中電感元件的反向電壓。

　　IGBT的結(jié)構(gòu)組成特點包括具有柵極控制、P型襯底、高摻雜的N+區(qū)和較低摻雜的N區(qū)、絕緣層以及反并二極管等部分。這些特點使得IGBT能夠同時結(jié)合了晶體管和MOSFET的優(yōu)點，適用于高功率和高壓的應(yīng)用場景。

　　IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理

　　三端器件：柵極G、集電極C和發(fā)射極E

　　圖1-22a—N溝道MOSFET與GTR組合—N溝道IGBT （N-IGBT） ;

　　IGBT比MOSFET多一層P+注入?yún)^(qū)，形成了一個大面積的P+N結(jié)J1，

　　IGBT導(dǎo)通時，由P+注入?yún)^(qū)向N基區(qū)發(fā)射少子，從而對漂移區(qū)電導(dǎo)率進行調(diào)制，使得IGBT具有很強的通流能力;

　　簡化等效電路表明，IGBT是GTR與MOSFET組成的達林頓結(jié)構(gòu)，一個由MOSFET驅(qū)動的厚基區(qū)PNP晶體管;

　　R為晶體管基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。

　　igbt和mos管的區(qū)別

　　IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）和MOS管（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管）是兩種常見且重要的功率半導(dǎo)體器件，它們在結(jié)構(gòu)、工作原理和特性等方面有一些區(qū)別。

　　1. 構(gòu)造和工作原理：IGBT是一種雙極型器件，結(jié)合了晶體管和MOSFET的特點。它由P區(qū)、N+區(qū)和N區(qū)組成，類似于晶體管的三極結(jié)構(gòu)。MOS管是一種場效應(yīng)管，由金屬柵極、絕緣氧化物層和半導(dǎo)體襯底（N或P型）組成。

　　2. 導(dǎo)通機制：IGBT的導(dǎo)電機制結(jié)合了雙極型晶體管和MOSFET的導(dǎo)電機制。它通過在基區(qū)注入和控制大量載流子來實現(xiàn)導(dǎo)電。MOS管的導(dǎo)電主要依靠電壓作用在柵極上形成溝道，調(diào)控溝道中電子或空穴的流動來實現(xiàn)導(dǎo)電。

　　3. 開關(guān)速度：IGBT的開關(guān)速度相對較慢。由于電子注入和排除基區(qū)的時間較長，導(dǎo)致開關(guān)時間較長，不適合高頻開關(guān)應(yīng)用。而MOS管的開關(guān)速度相對較快，由于電容效應(yīng)影響較小，適合高頻開關(guān)應(yīng)用。

　　4. 損耗：IGBT的開關(guān)損耗較大，導(dǎo)通時存在一定的導(dǎo)通壓降和開關(guān)時間，因此在頻繁開關(guān)的應(yīng)用中產(chǎn)生較大的損耗。而MOS管的開關(guān)損耗相對較小，開關(guān)速度快，功耗較低。

　　5. 驅(qū)動電壓：IGBT需要較高的驅(qū)動電壓，通常在10V至20V之間。而MOS管只需要較低的驅(qū)動電壓，通常在5V以下。

　　6. 抗干擾能力：IGBT相對較強，對電磁干擾和噪聲具有較好的抵抗能力。而MOS管相對較弱，容易受到電磁干擾和噪聲的影響。

　　IGBT和MOS管各具特點，適用于不同的應(yīng)用場景。IGBT適合于高功率應(yīng)用，如工業(yè)電力變換、電機驅(qū)動等。MOS管適用于低功率應(yīng)用，如移動設(shè)備、計算機電源等。選擇適合的器件應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用需求和性能要求來決定。

? ? ? ?審核編輯：黃飛