絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的開關(guān)速度通常比電力場效應(yīng)管（Power MOSFET）慢，以下從二者開關(guān)過程、結(jié)構(gòu)特性等方面為你詳細(xì)分析原因：

開關(guān)過程對比

• Power MOSFET

• 導(dǎo)通過程：當(dāng)在柵極施加足夠大的正向電壓時(shí)，柵極下方的半導(dǎo)體表面會(huì)迅速形成反型層，形成導(dǎo)電溝道，電子從源極通過溝道流向漏極，實(shí)現(xiàn)快速導(dǎo)通。其導(dǎo)通時(shí)間主要由柵極電容的充電時(shí)間決定，由于柵極電容相對較小，充電速度快，因此導(dǎo)通速度較快。

• 關(guān)斷過程：當(dāng)柵極電壓降低到閾值電壓以下時(shí)，反型層消失，導(dǎo)電溝道關(guān)閉，電子流動(dòng)被迅速阻斷，實(shí)現(xiàn)快速關(guān)斷。關(guān)斷時(shí)間主要由柵極電容的放電時(shí)間決定，同樣因?yàn)闁艠O電容小，放電速度快，關(guān)斷迅速。

• IGBT

• 導(dǎo)通過程：IGBT的導(dǎo)通類似于MOSFET和雙極型晶體管的復(fù)合過程。首先，柵極電壓使MOSFET部分導(dǎo)通，形成電子溝道，電子從發(fā)射極流向集電極。然后，這些電子會(huì)吸引PNP雙極型晶體管的空穴從集電極流向發(fā)射極，形成正反饋，使器件完全導(dǎo)通。這個(gè)正反饋過程需要一定的時(shí)間，導(dǎo)致導(dǎo)通速度相對較慢。

• 關(guān)斷過程：關(guān)斷時(shí)，柵極電壓降低，MOSFET部分的溝道關(guān)閉，電子流動(dòng)停止。但雙極型晶體管部分存儲(chǔ)的少數(shù)載流子（空穴）需要一定的時(shí)間來復(fù)合和抽出，這個(gè)存儲(chǔ)效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致關(guān)斷時(shí)間延長，使得關(guān)斷速度比Power MOSFET慢。

結(jié)構(gòu)特性影響

• Power MOSFET：是單極型器件，只有一種載流子（電子或空穴）參與導(dǎo)電。其結(jié)構(gòu)相對簡單，沒有少數(shù)載流子存儲(chǔ)效應(yīng)，因此開關(guān)速度快，開關(guān)損耗小。

• IGBT：是雙極型和單極型器件的復(fù)合體，既有MOSFET的高輸入阻抗和快速開關(guān)特性，又有雙極型晶體管的大電流承載能力和低導(dǎo)通壓降。然而，雙極型晶體管部分的少數(shù)載流子存儲(chǔ)效應(yīng)會(huì)影響其開關(guān)速度。在導(dǎo)通時(shí)，少數(shù)載流子注入到基區(qū)；在關(guān)斷時(shí)，這些少數(shù)載流子需要復(fù)合或被抽出，這個(gè)過程需要時(shí)間，從而限制了IGBT的開關(guān)速度。

典型參數(shù)對比示例

不同應(yīng)用場景下的選擇考量

• Power MOSFET：適用于高頻開關(guān)應(yīng)用，如開關(guān)電源、高頻逆變器、DC - DC變換器等。在這些應(yīng)用中，要求器件具有快速的開關(guān)速度和較低的開關(guān)損耗，以提高系統(tǒng)的效率和響應(yīng)速度。

• IGBT：雖然開關(guān)速度相對較慢，但具有高電流承載能力和低導(dǎo)通壓降，適用于中低頻、大功率應(yīng)用，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電力傳輸、大功率逆變器等。在這些應(yīng)用中，功率等級較高，對開關(guān)速度的要求相對較低，而更注重器件的功率處理能力和效率。