IGBT 與 MOSFET 的工作原理區別

IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是由晶體三極管和MOS管組成的復合型半導體器件，其工作原理是通過在柵極和發射極之間施加電壓來控制集電極和發射極之間的電流。當柵極電壓超過閾值時，IGBT導通，允許電流從集電極流向發射極。 MOSFET（金屬-氧化物半導體場效應晶體管）的工作原理是利用柵極電壓來控制源極和漏極之間的導電溝道的形成和消失。當柵極電壓高于閾值時，在柵極下方形成導電溝道，電流可以從源極流向漏極。 IGBT的工作原理特點：

• 結合了MOSFET的柵極控制特性和雙極型晶體管的大電流特性。

• 內部存在PN結，導致其導通特性相對復雜。 MOSFET的工作原理特點：

• 僅由多子承擔電荷運輸，沒有存儲效應，容易實現極短的開關時間。

• 柵極與源極、漏極之間由絕緣層隔離，控制信號的輸入阻抗高。

IGBT 與 MOSFET 的性能特點區別

導通特性： IGBT因為集電極發射極之間的PN結，導致導通特性相對較慢。而MOSFET具有快速導通和關斷速度，由于其低開啟電阻和小的失效電壓，能夠快速地導通和關斷電流。 開關特性： 在高頻開關應用中，MOSFET具有更低的開啟和關斷損耗，因此在高頻開關電路中更加適合使用。IGBT相對較慢的開關速度導致開關損耗較高，不適合高頻開關。 功率損耗： MOSFET由于其導通電阻較低，功率損耗也相對較低。而IGBT的導通電壓較高，因此功率損耗也相對較大。 效率： 由于MOSFET的開啟電阻較小，可以獲得更高的效率。而由于IGBT的導通特性較差，效率相對較低。 溫度特性： MOSFET在高溫環境下的導通電阻會增加，而IGBT在高溫環境下的導通特性基本不會受到影響。

IGBT 與 MOSFET 的應用場景區別

IGBT的應用場景： IGBT在處理高電壓和大電流時表現出色，適用于高功率應用，如電力電子轉換器、大型電機驅動、電網操作、電機驅動、電壓調整、電動汽車等領域。 MOSFET的應用場景： MOSFET在低至中等功率的應用中更具優勢，例如在便攜式設備、電池驅動設備的系統中，以及高頻電源、射頻應用、開關電源、鎮流器、高頻感應加熱、高頻逆變焊機、通信電源等高頻電源領域。

IGBT 與 MOSFET 的結構差異

IGBT結構： IGBT是由P型區和N型區被分別放置在一個PNPN結構中，然后通過MOSFET的柵極進行控制。 MOSFET結構： MOSFET是由金屬氧化物半導體場效應管構成的，柵極由氧化物隔離。 結構導致的性能差異：

• 由于結構不同，IGBT輸入電壓高，MOSFET輸入電壓低。

• MOSFET的柵極電容較小，所需的驅動電流也較小，開關速度快。而IGBT需要極高的驅動電流才能反轉，轉換速度相對較慢。

• IGBT的導通電阻相對較小，MOSFET則具有較大的開關阻抗，導通電阻大。

IGBT 與 MOSFET 市場現狀對比

根據市場現狀，MOSFET和IGBT柵極驅動器市場豐富，適用于低壓或高壓（高達1500V）應用。系統級封裝（SiP）解決方案集成了高側和低側柵極驅動器以及基于MOSFET的功率級，適合用于需要更高集成度和更低開發成本的工業市場。 2022年全球MOSFET和IGBT柵極驅動器市場銷售額達到了16億美元，預計2029年將達到24億美元，年復合增長率（CAGR）為5.5%（2023-2029）。柵極驅動器正在向更先進的電流隔離技術轉移，同時進入集成電路、智能功率模塊（IPM）和即插即用柵極驅動器板市場，從MOSFET和IGBT走向新的功率半導體材料器件，如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）。

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