IGBT 與 MOSFET 的工作原理區(qū)別

IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是由晶體三極管和MOS管組成的復(fù)合型半導(dǎo)體器件，其工作原理是通過在柵極和發(fā)射極之間施加電壓來控制集電極和發(fā)射極之間的電流。當(dāng)柵極電壓超過閾值時(shí)，IGBT導(dǎo)通，允許電流從集電極流向發(fā)射極。 MOSFET（金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）的工作原理是利用柵極電壓來控制源極和漏極之間的導(dǎo)電溝道的形成和消失。當(dāng)柵極電壓高于閾值時(shí)，在柵極下方形成導(dǎo)電溝道，電流可以從源極流向漏極。 IGBT的工作原理特點(diǎn)：

• 結(jié)合了MOSFET的柵極控制特性和雙極型晶體管的大電流特性。

• 內(nèi)部存在PN結(jié)，導(dǎo)致其導(dǎo)通特性相對(duì)復(fù)雜。 MOSFET的工作原理特點(diǎn)：

• 僅由多子承擔(dān)電荷運(yùn)輸，沒有存儲(chǔ)效應(yīng)，容易實(shí)現(xiàn)極短的開關(guān)時(shí)間。

• 柵極與源極、漏極之間由絕緣層隔離，控制信號(hào)的輸入阻抗高。

IGBT 與 MOSFET 的性能特點(diǎn)區(qū)別

導(dǎo)通特性： IGBT因?yàn)榧姌O發(fā)射極之間的PN結(jié)，導(dǎo)致導(dǎo)通特性相對(duì)較慢。而MOSFET具有快速導(dǎo)通和關(guān)斷速度，由于其低開啟電阻和小的失效電壓，能夠快速地導(dǎo)通和關(guān)斷電流。 開關(guān)特性： 在高頻開關(guān)應(yīng)用中，MOSFET具有更低的開啟和關(guān)斷損耗，因此在高頻開關(guān)電路中更加適合使用。IGBT相對(duì)較慢的開關(guān)速度導(dǎo)致開關(guān)損耗較高，不適合高頻開關(guān)。 功率損耗： MOSFET由于其導(dǎo)通電阻較低，功率損耗也相對(duì)較低。而IGBT的導(dǎo)通電壓較高，因此功率損耗也相對(duì)較大。 效率： 由于MOSFET的開啟電阻較小，可以獲得更高的效率。而由于IGBT的導(dǎo)通特性較差，效率相對(duì)較低。 溫度特性： MOSFET在高溫環(huán)境下的導(dǎo)通電阻會(huì)增加，而IGBT在高溫環(huán)境下的導(dǎo)通特性基本不會(huì)受到影響。

IGBT 與 MOSFET 的應(yīng)用場(chǎng)景區(qū)別

IGBT的應(yīng)用場(chǎng)景： IGBT在處理高電壓和大電流時(shí)表現(xiàn)出色，適用于高功率應(yīng)用，如電力電子轉(zhuǎn)換器、大型電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電網(wǎng)操作、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電壓調(diào)整、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。 MOSFET的應(yīng)用場(chǎng)景： MOSFET在低至中等功率的應(yīng)用中更具優(yōu)勢(shì)，例如在便攜式設(shè)備、電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備的系統(tǒng)中，以及高頻電源、射頻應(yīng)用、開關(guān)電源、鎮(zhèn)流器、高頻感應(yīng)加熱、高頻逆變焊機(jī)、通信電源等高頻電源領(lǐng)域。

IGBT 與 MOSFET 的結(jié)構(gòu)差異

IGBT結(jié)構(gòu)： IGBT是由P型區(qū)和N型區(qū)被分別放置在一個(gè)PNPN結(jié)構(gòu)中，然后通過MOSFET的柵極進(jìn)行控制。 MOSFET結(jié)構(gòu)： MOSFET是由金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的，柵極由氧化物隔離。 結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的性能差異：

• 由于結(jié)構(gòu)不同，IGBT輸入電壓高，MOSFET輸入電壓低。

• MOSFET的柵極電容較小，所需的驅(qū)動(dòng)電流也較小，開關(guān)速度快。而IGBT需要極高的驅(qū)動(dòng)電流才能反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換速度相對(duì)較慢。

• IGBT的導(dǎo)通電阻相對(duì)較小，MOSFET則具有較大的開關(guān)阻抗，導(dǎo)通電阻大。

IGBT 與 MOSFET 市場(chǎng)現(xiàn)狀對(duì)比

根據(jù)市場(chǎng)現(xiàn)狀，MOSFET和IGBT柵極驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)豐富，適用于低壓或高壓（高達(dá)1500V）應(yīng)用。系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）解決方案集成了高側(cè)和低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器以及基于MOSFET的功率級(jí)，適合用于需要更高集成度和更低開發(fā)成本的工業(yè)市場(chǎng)。 2022年全球MOSFET和IGBT柵極驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)銷售額達(dá)到了16億美元，預(yù)計(jì)2029年將達(dá)到24億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為5.5%（2023-2029）。柵極驅(qū)動(dòng)器正在向更先進(jìn)的電流隔離技術(shù)轉(zhuǎn)移，同時(shí)進(jìn)入集成電路、智能功率模塊（IPM）和即插即用柵極驅(qū)動(dòng)器板市場(chǎng)，從MOSFET和IGBT走向新的功率半導(dǎo)體材料器件，如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）。

IGBT芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

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