电力MOSFET与IGBT详解：全控器件在电力电子中的应用

IGBT的应用-5全控器件2(MOSFET和IGBT)讲述了电力电子领域中的两种重要全控器件：金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。MOSFET是本节的核心，它是电力MOSFET的一种，包括结型和绝缘栅型，其中绝缘栅型电力MOSFET（P-MOSFET）因其增强型N沟道设计广泛应用于电力电子系统。 电力MOSFET的基本分类有耗尽型和增强型，耗尽型在栅极电压为零时就有导电沟道，而增强型则需正向电压才能开启。其结构特点包括采用多元集成设计，常见的有垂直导电结构（VDMOSFET），这使得它具有单极性，即仅依靠一种载流子（电子或空穴）进行导电。MOSFET的优点包括驱动电路简单、开关速度快和较高的工作频率，同时热稳定性优于GTR，但缺点在于电流容量小、耐压低，主要适用于功率较低的场合，如小于10kW的电力装置。 MOSFET的工作原理基于栅极电压对漏极电流的控制。当栅源间电压UGS超过阈值电压UT时，P型半导体区域发生反型，形成导电的N沟道，从而开启导电路径。静态特性通过漏极电流ID与UGS之间的关系来描绘，这个关系被称为转移特性，其中跨导Gfs表示了ID随UGS增大的变化率。 IGBT则是另一种全控器件，它结合了BJT的双极性和MOSFET的单极性，提供了更高的功率密度和更宽的可调工作范围，适合于中高压应用。尽管章节标题主要关注MOSFET，但了解这两种器件的区别和互补优势，对于理解和设计电力电子系统至关重要。后续章节可能会进一步探讨IGBT的结构、工作原理以及它如何弥补MOSFET在某些方面的不足。