晶体管主要分为三类:双极晶体管、MOSFET和IGBT。下表比较了这些晶体管的性能和特性。由于需要驱动电路和保护电路以及缓慢的开关速度,双极晶体管现在几乎从未用于电力电子和开关应用。取而代之的是,根据所需特性有选择地使用MOSFET和IGBT。旁边给出的图显示了30A IGBT和31A超级结型MOSFET(SJMOS)的导通电压特性。
在低电流区域中,MOSFET的导通电压低于IGBT。但在高电流区域中,IGBT的导通电压则低于MOSFET,特别是在高温条件下。IGBT通常以低于20kHz的开关频率使用,因为其开关损耗大于单极MOSFET。
不同类型晶体管的性能比较
类型 | 双极晶体管 | MOSFET | IGBT |
---|---|---|---|
栅极(基极)驱动 | 电流驱动 (低输入阻抗) |
电压驱动 (高输入阻抗) |
电压驱动 (高输入阻抗) |
栅极(基极)驱动电路 | 复杂的开关应用 | 相对比较简单 | 相对比较简单 |
导通电压特性 | 低VCE(sat) | 导通电阻×漏极电流 无内置电压(*1) |
低VCE(sat) 有内置电压(*1) |
开关时间 | 慢 (载流子积累效应) |
超高速 (单极器件) |
高速 (速度高于双极晶体管,但低于MOSFET) |
寄生二极管 | 不存在 | 存在(体二极管) | 仅存在于RC-IGBT中 |
(*1)内置电压是器件固有的阈值电压。这里的内置电压是指正向阈值电压。