IGBT與功率MOSFET的差異:使用時機比較
兩者都是具備絕緣閘極的電壓控制功率開關,但電流的流動方式不同。功率MOSFET以單一種載子導通電流,作用如同電阻,因此在低〜中等電壓下快速而有效率。IGBT加上雙極性的輸出級,讓載子大量湧入,因此在高電壓與大電流下導通損耗也小,但關斷較慢。選擇的準則是:數百伏特以下的電壓或高頻率用MOSFET,高電壓、大功率用IGBT。
| 項目 | 功率MOSFET | IGBT |
|---|---|---|
| 結構 | 單極性。僅由多數載子,以MOS閘極控制 | 以MOS閘極驅動雙極性的輸出級。電子與電洞都參與 |
| 一般的耐壓範圍 | 數V到約900 V(矽)。SiC的MOSFET可達數kV | 約600 V到數kV |
| 導通狀態的損耗 | 電阻性(RDS(on))。耐壓提高時急遽增大 | 大致固定的飽和電壓(約1.5〜3 V)。高電壓、大電流時損耗小 |
| 切換速度 | 快。數十〜數百kHz,甚至更高 | 較慢。通常至數十kHz |
| 關斷時的尾電流 | 無 | 有。因為儲存的少數載子,電流會短暫持續流動 |
| 本體二極體 | 內建 | 無。在封裝中另外加入反向並聯二極體 |
| 並聯 | 容易。溫度上升時導通電阻增加,使電流分散 | 可行,但需要更加留意 |
| 閘極驅動 | 電壓驅動。每次切換都要供給閘極電荷 | 電壓驅動。通常約15 V |
| 主要用途 | 切換式電源、DC-DC轉換器、充電器、低電壓的馬達驅動 | 電動車的逆變器(矽IGBT)、工業用馬達驅動、鐵路、焊接、電力系統設備 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。