MOSFET和IGBT的工作區命名詳解-KIA MOS管

先來(lái)看看MOSFET輸出特性曲線(xiàn)的幾個(gè)工作區：

圖1. MOSFET輸出特性曲線(xiàn)

①正向阻斷區（也稱(chēng)為截止區，夾斷區）：

當柵極電壓Vgs＜Vgs(th)時(shí)，MOSFET溝道被夾斷，漏極電流Id=0，管子不工作。

②恒流區（也稱(chēng)飽和區、有源區、線(xiàn)性放大區）

當柵極電壓Vgs≥Vgs(th)，且漏極電壓Vds > Vgs-Vgs(th)，為圖1中預夾斷軌跡右側區域。

該區域內，當Vgs一定時(shí)，漏極電流Id幾乎不隨漏源電壓Vds變化，呈恒流特性，因此稱(chēng)為恒流區或飽和區（漏極電流Id飽和）。

由于該區域內，Id僅受Vgs控制，這時(shí)MOSFET相當于一個(gè)受柵極電壓Vgs控制的電流源，當MOSFET用于放大電路時(shí)，一般就工作在該區域，所以也稱(chēng)為放大區。

至于為什么也稱(chēng)為有源區（active region），主要是由于MOSFET屬于有源器件（active components），有源器件一般用來(lái)信號放大、變換等。

只有在該區域才能夠體現出柵極電壓對器件的控制作用，當器件完全導通或截止時(shí)，柵極電壓基本失去了對器件的控制作用，因此部分書(shū)籍也將active region翻譯為主動(dòng)控制區。

③歐姆區（也稱(chēng)為可變電阻區、非飽和區）：

當柵極電壓Vgs≥Vgs(th)，且Vds＜Vgs-Vgs(th)時(shí)，為圖中預夾斷軌跡左邊的區域，在該區域Vds值較小，溝道電阻基本上僅受Vgs控制。

當柵極電壓Vgs一定時(shí)，Id與Vds成線(xiàn)性關(guān)系，表現為電阻特性，因此稱(chēng)為歐姆區。

當漏極電壓Vds一定時(shí)，MOSFET相當于一個(gè)受柵極電壓Vgs控制的可變電阻，因此叫做可變電阻區。有些書(shū)籍也將該區稱(chēng)為非飽和區，非飽和是指漏源電壓Vds增加時(shí)漏極電流Id也相應增加，與上面提到的飽和區相對應。

④雪崩擊穿區：

當漏源Vds大于某一特定最高允許的電壓Vbrdss時(shí)，MOSFET會(huì )出現雪崩擊穿，器件會(huì )損壞。

⑤反向導通區：

MOSFET反向運行特性表現為一個(gè)類(lèi)似二極管的特性曲線(xiàn)，主要是由體內寄生二極管造成的，有些MOSFET為了改善寄生二極管的特性，會(huì )專(zhuān)門(mén)反并聯(lián)一個(gè)外部二極管，這時(shí)候MOSFET的反向特性就主要取決于反并聯(lián)二極管的正向導通特性了。

讓我們再來(lái)看一下IGBT輸出特性曲線(xiàn)的幾個(gè)工作區：

①正向阻斷區（截止區）：

當門(mén)極電壓Vge＜Vge(th)，IGBT內部MOS溝道被夾斷，IGBT工作在截止區，由于外部電壓Vce的存在，此時(shí)IGBT集電極-發(fā)射極之間存在很小的漏電流Ices。

②有源區（線(xiàn)性放大區）：

當門(mén)極電壓Vge≥Vge(th)，且Vce>Vge-Vge(th)時(shí)，IGBT工作在圖2預夾斷軌跡右側區域，此時(shí)流入到N-基區的電子電流In受到門(mén)極電壓的控制，進(jìn)而限制了IGBT內部PNP晶體管的基極電流，最終空穴電流Ip也受到限制，

因此該區域的IGBT集電極電流Ic會(huì )進(jìn)入飽和狀態(tài)（類(lèi)似MOSFET），至于IGBT為什么不稱(chēng)該區域為飽和區，可能是為了與導通后的電壓飽和區分開(kāi)。

由于該區域IGBT的集電極電流主要受門(mén)極電壓控制，因此也稱(chēng)為放大區或有源區。我們常說(shuō)的有源門(mén)極驅動(dòng)或主動(dòng)門(mén)極控制指的就是控制IGBT在該區域的開(kāi)關(guān)軌跡。IGBT在有源區損耗會(huì )很大，應該盡快跨過(guò)該區域。

③飽和區：

當Vge≥Vge(th)，且Vce＜Vge-Vge(th)時(shí)，IGBT處于飽和區（電壓飽和），該區域集電極電流基本不再受門(mén)極電壓控制，主要由外部電路決定。

該區域的曲線(xiàn)和MOS類(lèi)似，但是名字卻不一樣，主要是因為IGBT完全導通后的飽和壓降主要取決于電導調制，而MOS的導通壓降主要取決于漏極電流（呈電阻特性）。

④雪崩擊穿區：

當IGBT的集電極-發(fā)射極電壓Vce大于某一特定最高允許電壓Vbrces時(shí)，IGBT會(huì )出現雪崩擊穿，器件會(huì )損壞。

⑤反向阻斷區：

我們常用的IGBT都屬于非對稱(chēng)結構，器件的反向電壓阻斷能力要遠小于IGBT的正向電壓阻斷能力。

同時(shí)由于工業(yè)現場(chǎng)的很多負載都是阻感負載，在IGBT關(guān)斷時(shí)刻，必須為負載提供續流回路，因此IGBT模塊內部都并聯(lián)了續流二極管，這樣IGBT的反向特性就取決于續流二極管的的正向導通特性。

但是一些特殊的場(chǎng)合需要IGBT具有雙向阻斷能力，因此，才有了反向阻斷的IGBT，也成為逆阻IGBT：RB-IGBT（Reverse Blocking），這類(lèi)器件用的很少，一般很難買(mǎi)到，這時(shí)候你可以采用IGBT和二極管串聯(lián)的方式實(shí)現同樣的功能。

通過(guò)對比可知，IGBT與MOSFET對飽和區的定義有所不同，MOSFET的飽和區指的是電流飽和，而IGBT的飽和區指的是電壓飽和。

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