MOS管和IGBT管的区别及IGBT应用于逆变焊机

在电子电路中，MOS 管和 IGBT 管会经常出现，它们都可以作为开关元件来使用，MOS 管和 IGBT 管在外形及特性参数也比较相似，那为什么有些电路用 MOS 管？而有些电路用 IGBT 管？

下面我们就来了解一下，MOS 管和 IGBT 管到底有什么区别吧！

1、什么是 MOS 管？

场效应管主要有两种类型，分别是结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（MOS 管）。

MOS 管即 MOSFET，中文全称是金属 - 氧化物半导体场效应晶体管，由于这种场效应管的栅极被绝缘层隔离，所以又叫绝缘栅场效应管。

MOSFET 又可分为 N 沟耗尽型和增强型；P 沟耗尽型和增强型四大类。

▲（MOSFET 种类与电路符号）

有的 MOSFET 内部会有个二极管，这是体二极管，或者叫寄生二极管、续流二极管。

关于寄生二极管的作用，有两种解释：

>   MOSFET 的寄生二极管，作用是防止 VDD 过压的情况下，烧坏 MOS 管，因为在过压对 MOS 管造成破坏之前，二极管先反向击穿，将大电流直接到地，从而避免 MOS 管被烧坏。

>　防止 MOS 管的源极和漏极反接时烧坏 MOS 管，也可以在电路有反向感生电压时，为反向感生电压提供通路，避免反向感生电压击穿 MOS 管。

MOSFET 具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、电压控制电流等特性，在电路中，可以用作放大器、电子开关等用途。

2、什么是 IGBT？

IGBT （Insulated Gate Bipolar Transistor），绝缘栅双极型晶体管，是由晶体三极管和 MOS 管组成的复合型半导体器件。

IGBT 作为新型电子半导体器件，具有输入阻抗高，电压控制功耗低，控制电路简单，耐高压，承受电流大等特性，在各种电子电路中获得极广泛的应用。

IGBT 的电路符号至今并未统一，画原理图时一般是借用三极管、MOS 管的符号，这时可以从原理图上标注的型号来判断是 IGBT 还是 MOS 管。

同时还要注意 IGBT 有没有体二极管，图上没有标出并不表示一定没有，除非官方资料有特别说明，否则这个二极管都是存在的。

IGBT 内部的体二极管并非寄生的，而是为了保护 IGBT 脆弱的反向耐压而特别设置的，又称为 FWD（续流二极管）。

判断 IGBT 内部是否有体二极管也并不困难，可以用万用表测量 IGBT 的 C 极和 E 极，如果 IGBT 是好的，C、E 两极测得电阻值无穷大，则说明 IGBT 没有体二极管。

IGBT 非常适合应用于如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

3、MOS管和 IGBT的结构特点

MOS 管和 IGBT 管的内部结构如下图所示：

IGBT 是通过在 MOSFET 的漏极上追加层而构成的。

IGBT 的理想等效电路如下图所示，IGBT 实际就是 MOSFET 和晶体管三极管的组合，MOSFET 存在导通电阻高的缺点，但 IGBT 克服了这一缺点，在高压时 IGBT 仍具有较低的导通电阻。

另外，相似功率容量的 IGBT 和 MOSFET，IGBT 的速度可能会慢于 MOSFET，因为 IGBT 存在关断拖尾时间，由于 IGBT 关断拖尾时间长，死区时间也要加长，从而会影响开关频率。

4、选择 MOS管还是IGBT？

在电路中，选用 MOS 管作为功率开关管还是选择 IGBT 管，这是工程师常遇到的问题，如果从系统的电压、电流、切换功率等因素作为考虑，可以总结出以下几点：

也可从下图看出两者使用的条件，阴影部分区域表示 MOSFET 和 IGBT 都可以选用，“？”表示当前工艺还无法达到的水平。

总的来说，MOSFET 优点是高频特性好，可以工作频率可以达到几百 kHz、上 MHz，缺点是导通电阻大在高压大电流场合功耗较大；而 IGBT 在低频及较大功率场合下表现卓越，其导通电阻小，耐压高。

MOSFET 应用于开关电源、镇流器、高频感应加热、高频逆变焊机、通信电源等等高频电源领域；IGBT 集中应用于焊机、逆变器、变频器、电镀电解电源、超音频感应加热等领域。

IGBT逆变焊机

1、什么叫逆变焊机

采用逆变技术的弧焊电源称为逆变焊机。逆变过程需要大功率电子开关器件，采用IGBT作为开关器件的逆变焊机称为IGBT逆变焊机。

2、逆变焊机工作原理

整流滤波电路：将三相380V/50Hz的交流电进行整流后，获得540V直流电；

逆变回路：采用IGBT模块，将上一步所获得的直流电变换成几千至几万Hz的中频交流电（焊机频率通常采用20KHz）；

中频变压器：将中频交流电进行降压；

整流后输出：将中频变压器降压后的交流电变换成直流电，然后经输出电抗器后输出可进行焊接。

3、逆变焊机整个电路工作过程如下：

AC----DC----AC----变压----DC----输出

4、IGBT逆变后焊机的优势：

>　通过IGBT逆变后获得20kHZ交流电，频率提高可以有效降低变压器的体积。所以较传统焊机重量与成本均大幅降低。

>　变压器无谓的磁损耗降低，提升效率。减少焊机本身所浪费的电能。节电效果明显。（传统焊机变压器体积重量占整体的大部分，电磁转换效率低，电能浪费大。）