两个首要类型的功率晶体管：MOSFET和IGBT十分盛行，它们在电源体系规划中现已运用了多年，因而，很简单假定它们之间的差异一向坚持不变。本文经过解说最新一代MOSFET和IGBT的作业特性，运用户能够更好地了解最能满意运用需求的最适宜的器材类型，并解说了现在的功率晶体管挑选的灰色区域。
大致来说，这个假定是正确的：MOSFET支撑更快的开关速度和更高的功率，但不太经用，并具有较低的最大额定电流。而IGBT的开关速度较慢，具有较高的开关损耗和传导损耗，但它更经用，并能处理更高的峰值电流和接连电流值。
挑选MOSFET或IGBT的一般规则是不变的，关于大多数运用来说，挑选哪种器材更适宜是清楚明了的。但事实上，由于首要供货商，满意法半导体、安森美半导体和飞兆半导体等不断的产品和技能开发，这两种类型器材一向在不断演化。
经过解说最新一代MOSFET和IGBT的作业特性，本文运用户能够更好地了解最能满意运用需求的最适宜的器材类型，并解说了现在的功率晶体管挑选的灰色区域。
速度和功率
IGBT和MOSFET的开展在很大程度上旨在经过下降开关损耗和传导损耗来进步开关速度和功率。
在双极型晶体管中，该办法会集在改进其相对较慢的关断特性，这会引起器材的较大“电流尾巴”。此外，IGBT的制作商致力于下降集电极-发射极饱满电压VCE（sat），它决议了器材的通态电压，即决议了导通损耗。
一些前期的IGBT类型的另一个问题是它们的负温度系数，它或许导致热失控：因而很难一起运转多个器材，无法供给高功率输出。
以下三种技能的开展供给了这个问题的解决方案：榜首，穿通型（PT）平面技能，第二，非穿通型（NPT）平面，第三，当今的IGBT沟槽栅场到技能，如图1所示。
图1：平面型（左）和沟槽栅场到型IGBT（右）的结构比较（来历：意法半导体）
这些晶片制作技能能够使制作商不断减小器材内硅的质量。其长处包含：
下降了单位成本，由于每个晶片能够切割成更多器材
完成了更快的开关速度
缩短了电流尾巴的长度，完成了更低的开关损耗
下降了集电极-发射极饱满电压
功耗下降能够完成功率密度的进步，因而，今日的IGBT能够处理比榜首代IGBT高50％的均匀电流。得益于最新的IGBT技能的器材如表1所示。
表1：最新系列IGBT供给低损耗和高开关速度
MOSFET技能：导通电阻越来越低
如IGBT相同，MOSFET在曩昔二十年中阅历了许多演化。
在前期，MOSFET的结构是平面的：较新的MOSFET大大得益于沟槽栅技能以及笔直超级结的引进完成的巨大进步。在这些新技能中，栅极引脚更深地嵌入到硅资料的内部，然后能够更好地运用现有的硅。
因而，即便平面器材依然存在于市场上，沟槽技能已成为MOSFET的优选结构。
平面MOSFET还在运用的原因是，与沟槽栅MOSFET的比较标明，平面器材具有优异的正向偏置安全作业区（FBSOA）以及非嵌位理性开关（UIS）雪崩才能。可是，这些研讨还显现，沟槽MOSFET的体二极管的反向恢复功用（由反向电流密度表征）优于等效的平面MOSFET，如图2所示。
图2：平面MOSFET（FDB44N25）与选用沟槽栅技能的相似器材（FDB2710）在敞开（左）和关断（右）反向恢复期间的功用比较。（来历：飞兆半导体）
这首要是由于与沟槽MOSFET比较，平面MOSFET的结构需求更多的硅资料、更大的厚度和更大的接触面。
这意味着，挑选针对特定运用的MOSFET时，体系规划人员应特别留意：
其电路的寄生参数
操作环境的热特性
他们所挑选的MOSFET技能的相对经用性和脆弱性
需求考虑的最重要的寄生参数是两个杂散电感。
榜首个是串联到源极引脚的电感。该电感存在于栅极驱动操控回路中，并作为一种反应，可减缓栅极驱动信号。规划者需求留意不要超越栅-源最大电压额定值。
第二个电感是串联到漏极引脚的电感。假如未嵌位，当器材关断时它会导致一个过压尖峰。能够运用缓冲器或嵌位器材来最小化这种影响。此外，在敞开时，这个电感的另一影响是漏极电压下降，使米勒%&&&&&%放电，导致栅极驱动器吸收更多的电流，完成较慢的全体换向过渡沿，如图3所示。
图3：源极杂散电感在敞开时的影响
为了减小这些影响，有必要尽量下降杂散电路电感。
寻觅MOSFET和IGBT运用之间的鸿沟
如上所示，IGBT和MOSFET的特性使得它们的挑选在大多数运用中都很简单。但在特性穿插处，两种器材类型都有其优缺点，使挑选变得不太简单。根据碳化硅（SiC）技能的MOSFET的开展使挑选进一步杂乱，由于它们供给了比硅MOSFET更高的功用（更快的开关速度、更低的损耗），但单位成本显着更高。今日，在上述的IGBT和MOSFET技能的许多演化后，这种穿插涉及到作业电压高于250V、开关频率在10kHz和200kHz之间，而且功率超越500W的运用，如图4和5所示。
图4：MOSFET和IGBT的功用优势点
图5：IGBT和MOSFET的典型功率电流积
MOSFET的结构包含一个二极管，十分适用于处理续流电流。在电压低于200V 的MOSFET中，满意法半导体的STM F7系列、飞兆半导体的Power Trench系列、恩智浦半导体的PowerMOS Trench 9 和Trench系列，以及Vishay的第四代系列，它们集成的二极管开关速度十分快。为了完成与IGBT相同的功用，规划者有必要指定一个“一起封装IGBT”- 即在单个封装里集成分立式快速二极管和IGBT，这是比规范MOSFET更大、更贵重的解决方案。
在作业电压高于500V的运用中，挑选变得愈加杂乱：由于超级结（SJ）MOSFET的开发针对作业电压超越500V的高压体系，满意法半导体的MDmesh II、MDmesh V、FDmesh II和SuperMESH 5系列，飞兆半导体的SuperFet II、Easy Drive、Fast和Fast Recovery (FRFET)系列，以及Vishay的E和EF系列。与一般MOSFET比较，SJ MOSFET能在更高电压范围内用作“一起封装IGBT”的代替产品。问题是，SJ MOSFET的内部体二极管本质上比IGBT的一般FRED一起封装超快二极管慢。
在必要时，例如在半桥相移拓扑结构中，能够挑选包含相对较快的体二极管的特别SJ MOSFET。每个大型MOSFET制作商都供给了这些特别的高速SJ MOSFET，满意法半导体的FDmesh II或飞兆半导体的SuperFET II系列，但即便是这些器材，也永久无法与规范IGBT中的超快二极管相同快。
在高电压下，SJ MOSFET适用于相对较低的功率输出。当作业于600V以上并发生高功率输出时，IGBT依然是仅有的挑选。这是由于IGBT的饱满电压在整个电流范围内几乎是稳定的，而MOSFET的导通电阻形成的电压降会跟着电流的添加而升高。因而，在高功率水平下，IGBT的导通损耗显着低于MOSFET。
在电压低于600V且具有相对较低的功率输出的条件下，MOSFET支撑比IGBT更高的开关速度，供给更高的功率，使其成为比以往更可行的挑选。不过，当然，在考虑了一切功用参数之后，最重要的工程参数或许会决议终究挑选，该参数无疑是单位成本。
