MOSFET、IGBT、可控硅知识科普

六、MOSFET

1、概念：

功率场效应管也分结型、绝缘栅型。但通常指后者中的MOS管，即MOSFET。

2、分类：

它又分为N沟道、P沟道两种。器件符号如下：

G：栅极、D：漏极、S：源极 图2-11：MOSFET符号及器件

耗尽型：栅极电压为零时，即存在导电沟道。无论VGS正负都起控制作用。

增强型：需要正偏置栅极电压，才生成导电沟道。达到饱和前，VGS正偏越大，IDS越大。

一般使用的功率MOSFET多数是N沟道增强型。

3、主要参数：

漏极/源极电压VDSS：D/S极之间的额定电压

栅极/源极电压VGSS：D/S极之间的额定电压

漏极电流ID：管子的驱动能力指标，通过漏极的额定电流

允许沟道损耗PCH：耐热指标

4、特点：

输入阻抗大（1万兆欧以上），栅极电流基本为零。驱动功率小，速度高。

5、作用：

适用于高速要求的中小电流放大（100A内）。

七、绝缘栅双极晶体管IGBT

1、原理：

相当于用场效应管做输入，晶体管做输出的复合管。

图2-12：IGBT原理图

2、该器件符号如下：

图2-13：IGBT符号

3、特点：输入阻抗高，速度快，热稳定性好。通态电压低，耐压高，电流大（几千安）。

4、主要参数：

1）集电极、发射极间电压VCES：栅极、发射极间短路时的集电极、发射极间最高电压。

2）集电极电流IC：集电极允许的最大直流电流。

3）耗散功率PC：单个器件允许的最大自身消耗功率。

4）结温Tj：元件连续工作时，允许的最高温度。

其它还有一些参数，如关断电流、漏电流、饱和压降等。

5、作用：

适用于高速要求的大电流放大，多用于：

1）变频器的功率输出。

2）开关电源的功率输出。

3）机器人、数控机床等伺服驱动板的功率输出。

事实上，以上装置的损坏，有相当部分是坏在功率器件，原因多数来自负载的过载、短路等，在负载问题消除后，更换功率器件即可，未必整个更换部件。

八、可控硅（SCR）

1、主要参数：

额定通态平均电流IT：代表了可控硅的电流驱动能力。

反向阻断峰值电压VPR：反向控制管子关断的电压。

控制极触发电流Ig：触发可控硅导通的最小电流。

维持电流IH：没有触发的情况下，维持可控硅导通的最小源、漏级电流。

2、作用：整流、逆变，一般用于电源、拖动驱动电路。

目前，工艺设备中使用可控硅作为电源、驱动的越来越少，逐步被IGBT取代，但千安以上的大电流驱动还有很广泛的应用，比如发电厂、焊机。

3、特点：

电流大（可以到几千、上万安培），但开关速度慢。大电流的可控硅关断往往需要辅助电路。

图2-14：可控硅符号

　　审核编辑：汤梓红