近年來，隨著新能源的興起，MOSFET和IGBT的市場需求急劇增加。一般用作開關器件，廣泛應用于電子電路中。MOSFET和IGBT在外觀和特性參數(shù)上比較相似。那么MOSFET和IGBT有什么區(qū)別呢？

一、什么是MOSFET？

場效應晶體管主要有兩種類型，分別是 JFET 和MOSFET。

MOSFET 是金屬氧化物半導體場效應管。由于這種場效應管的柵極被絕緣層隔離，所以也稱為絕緣柵場效應管。

MOSFET也可分為四類：

①N溝道耗盡模式；

②N通道增強模式；

③P溝道耗盡模式； 

④P溝道增強模式。

MOSFET 類型和電路符號

有些MOSFET內部會有一個二極管，它是體二極管，或者是寄生二極管，或者是續(xù)流二極管。對于寄生二極管的作用有兩種解釋。

MOSFET的寄生二極管的作用是防止在VDD過壓的情況下，燒毀MOSFET。因為二極管在過壓之前反向擊穿導致MOSFET損壞，大電流直接流到地，從而避免燒壞MOSFET。

MOSFET具有輸入阻抗高、開關速度快、熱穩(wěn)定性好、電壓控制電流等特點。在電路中，MOSFET可以用作放大器、電子開關以及其他用途。

二、什么是IGBT？

IGBT（絕緣柵雙極晶體管），是由晶體三極管和MOSFET組成的化合物半導體器件。

IGBT作為一種新型電子半導體器件，具有輸入阻抗高、電壓控制功耗低、控制電路簡單、耐壓高、耐電流大等特點……廣泛應用于各種電子電路中。

IGBT和電路符號

IGBT的電路符號至今尚未統(tǒng)一，繪制原理圖時一般借用三極管和MOSFET的符號，可以從原理圖上標注的型號來判斷是IGBT還是MOSFET。

同時還要注意IGBT是否有體二極管。圖中沒有標注并不一定代表沒有。除非官方數(shù)據(jù)中特別說明，否則該二極管是存在的。

寄生二極管

IGBT內部的體二極管不是寄生的，而是為了保護IGBT脆弱的反向耐壓而專門設置的。它也稱為 FWD（續(xù)流二極管）。

判斷IGBT內部是否有FWD并不難，可以用萬用表測量IGBT的C極和E極。如果IGBT是好的，C極和E極測得電阻無窮大，則說明IGBT沒有體二極管。

IGBT非常適合交流電機、逆變器、開關電源、照明電路、牽引驅動等領域的應用。

三、MOSFET和IGBT的結構

MOSFET和IGBT的內部結構如下圖所示。

MOSFET和IGBT的內部結構

IGBT 是通過在 MOSFET 的漏極上添加一個附加層來構建的。

IGBT的理想等效電路如下圖所示。IGBT實際上是MOSFET和晶體管三極管的組合。MOSFET具有導通電阻高的缺點，但IGBT克服了這個缺點，并且IGBT在高電壓下仍然具有低導通電阻。

IGBT理想等效電路

另外，如果IGBT和MOSFET具有相似的功率容量，則IGBT可能比MOSFET慢，因為IGBT具有關斷拖曳時間。由于IGBT關斷拖尾時間較長，死區(qū)時間也加長，從而影響開關頻率。

四、MOSFET和IGBT，該選哪一個？

電路中，選擇MOSFET還是IGBT作為功率開關管是工程師經常遇到的問題。從系統(tǒng)電壓、電流、開關功率等因素來看，我們可以總結出以下幾點。

MOSFET和IGBT應用特點

我們從下圖也可以看出兩者的使用條件。陰影部分表示可以選擇MOSFET和IGBT，“？” 表明當前進程還無法達到該級別。

MOSFET 和 IGBT 的常見應用領域

一般來說，MOSFET具有良好的高頻特性。其工作頻率可達數(shù)百kHz甚至MHz。缺點是通態(tài)電阻較大，在高電壓、大電流情況下功耗較大。100KHZ幾乎是IGBT的最佳工作極限。IGBT在低頻、大功率場合具有優(yōu)異的性能。導通電阻小，耐壓高。

最后，如果電子元件需要進行高速開關動作，MOSFET具有絕對優(yōu)勢，主要是因為IGBT集成了BJT。BJT本身存在電荷存儲時間問題，即在OFF的時候，需要較長的時間，導致高速開關動作無法進行。

MOSFET應用于開關電源、鎮(zhèn)流器、高頻感應加熱、高頻逆變焊機、通信電源、便攜式充電電池等高頻電源領域；IGBT應用于焊機、逆變器、逆變器、電鍍電解電源、超音頻感應加熱、電動機、汽車動力電池等領域。

五、MOSFET和IGBT的識別

MOSFET和IGBT是使用頻率較高的電子元件。兩者無論是外觀還是靜態(tài)參數(shù)都極為相似。有些電子產品具有技術壟斷性，有時其模型會在電路中被抹掉。目前MOSFET和IGBT還沒有統(tǒng)一的命名標準。它們的外觀和引腳排列相似。如何區(qū)分和判斷成為必要的手段。

阻尼NPN型IGBT與N溝道增強型MOMS管的識別：阻尼NPN型IGBT與N溝道增強型MOMS管的柵極位置相同。IGBT的C極對應MODS管的D極。IGBT的e極位置對應MODS管的S極位置。判斷和區(qū)分好壞可以采用動態(tài)和靜態(tài)測量方法。

靜態(tài)測量以區(qū)分 MOSFET 和 IGBT

我們首先將兩個管腳短接，以釋放靜電。

MOSFET的D極和S極之間有PN連接。正向導通，反向導通。所以Rgd=Rgs=Rds=無窮大，Rsd=幾千歐姆。

IGBT的G極到c、e極的電阻應為無窮大，即Rgc=Rge=無窮大，并且IGBT之間有阻尼二極管，因此具有單向導通反向截止特性，即Rce=無窮大，Rec=幾千歐姆。

從這里，你只能用萬用表的電阻檔來判斷管子的好壞，但無法分辨出是哪種管子。測得的電阻值很小，說明該管已擊穿，測得的電阻值很大，說明該管內部電路開路。

動態(tài)測量區(qū)分MOSFET和IGBT

首先，用萬用表在管柵極上施加電壓，使場效應管建立通道。然后測量D、S與c、e之間的電阻，根據(jù)電阻的差異區(qū)分MOSFET和IGBT。

用萬用表電阻檔測量兩管的D、S、c、e之間的電阻。由于場效應管已經建立了溝道，因此Rds=Rsd≈0。Rce是放大狀態(tài)下晶體管的導通電阻，Rec是內部阻尼二極管的導通電阻，兩者之間有一個電阻Rce，兩者都是幾千歐姆。

因此，根據(jù)測量，兩管子的導通程度不同，MOSFET的D、S之間的電阻值遠小于IGBTc、e之間的電阻值，因此可以區(qū)分MOS和IGBT。

功率半導體是電子設備中電能轉換和電路控制的核心。它們主要用于改變電子設備中的電壓和頻率，以及DC-AC轉換等。

基本上，功率半導體可大致分為兩類：功率分立器件和功率集成電路（功率IC）。

MOSFET和IGBT主要用于將不同電壓、頻率的發(fā)電設備產生的電流，通過一系列的轉換和調制，轉換成具有特定電參數(shù)的電流，供給各種終端電子設備。

全球功率半導體市場中，占比最高的是工業(yè)控制，占34%，其次是汽車和通信領域各占23%，消費電子占20%。

近年來，功率半導體應用已從工業(yè)控制、消費電子等領域拓展到新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、逆變家電等市場。據(jù)IHS Markit預測，2018年全球功率元件市場規(guī)模約為391億美元。預計2021年市場規(guī)模將升至441億美元，復合年增長率為4.1%。

IC Insights指出，在各類半導體功率元件中，未來最有前景的產品將是MOSFET和IGBT模塊。

MOSFET是一種場效應晶體，可廣泛應用于模擬電路和數(shù)字電路中，具有低導通電阻、低損耗、驅動電路簡單、熱阻特性好等優(yōu)點。適用于PC、手機、移動電源、汽車導航、電動車、UPS電源等電源控制領域。

2016年，全球MOSFET市場規(guī)模達到62億美元，預計到2022年，全球MOSFET市場規(guī)模將接近75億美元，其間復合年增長率將達到3.4%。

IGBT是由雙載流子結型晶體管（BJT）和MOSFET組成的復合半導體功率器件。憑借MOSFET的高輸入阻抗和BJT的低導通電阻的優(yōu)點，IGBT非常適合直流電壓600V及以上的變流系統(tǒng)，例如交流電機、逆變器、開關電源、照明電路、牽引傳動等。

來源：IHS，次級、MOSFET 和 IGBT 按價值（十億美元）

隨著消費者對充電效率的要求逐漸提高，手機充電出現(xiàn)了快充模式，這意味著可以通過提高電壓來實現(xiàn)大電流、大功率充電。但高電壓存在安全隱患，需要通過添加整流MOSFET來調節(jié)。

后來出現(xiàn)了更安全的閃充方式，主要是通過低電壓大電流實現(xiàn)高速充電，這對同步整流MOSFET提出了更高的要求。

另一方面是汽車行業(yè)的變化。目前，汽車產業(yè)的發(fā)展已從傳統(tǒng)汽車轉向電動汽車。汽車電子增長的最大受益者是功率半導體。傳統(tǒng)燃油汽車中，功率半導體主要應用于啟動、停止、安全等領域，占比僅20%。按傳統(tǒng)汽車計算，按半導體自行車價值350美元計算，動力元件價值約為70美元。

但進入電動汽車這一代，其電池功率模塊需要大量的功率設備，而功率設備中就含有功率半導體。混合動力汽車動力元件占比40%，純電動汽車動力元件占比55%。按照純電動汽車單車半導體價值750美元計算，功率半導體價值約為413美元，約為傳統(tǒng)汽車的6倍。

經常問的問題

1.MOSFET和IGBT哪個更好？

與 IGBT 相比，功率 MOSFET 具有換流速度更快、低壓運行效率更高的優(yōu)點。更重要的是，它可以承受高阻斷電壓并保持高電流。這是因為大多數(shù)功率 MOSFET 結構都是垂直的（不是平面的）。

2.MOSFET可以替代IGBT嗎？

由于 IGBT 的可用電流密度較高，它通常可以處理的電流是其所替代的典型 MOSFET 的兩到三倍。這意味著單個 IGBT 器件可以取代并聯(lián)運行的多個 MOSFET 或當今可用的任何超大型單功率 MOSFET。