圖1：CIPOS Mini

CIPOS mini專為低功率電機驅(qū)動應(yīng)用而設(shè)計,，它采用600V IGBT，適用于功率范圍在200W-3.3kW的應(yīng)用,。我們在為電機驅(qū)動應(yīng)用選擇合適的開關(guān)技術(shù)時,，需要考慮以下開關(guān)參數(shù)：

• 轉(zhuǎn)換效率

• 魯棒性

• 成本

在評估開關(guān)轉(zhuǎn)換效率時，考慮潛在的開關(guān)損耗至關(guān)重要,，這包括：

• 導(dǎo)通損耗

• 開關(guān)損耗

• 二極管反向恢復(fù)損耗

MOSFET和IGBT在導(dǎo)通狀態(tài)下,，都會產(chǎn)生導(dǎo)通損耗。

MOSFET的損耗是導(dǎo)通電阻（Rdson）引起的,，導(dǎo)致導(dǎo)通期間出現(xiàn)壓降,。該電阻隨著溫度的升高而增加，在高溫下會導(dǎo)致更高的損耗,。

IGBT的導(dǎo)通損耗也是由器件導(dǎo)通（ON）時的壓降造成的,，用參數(shù)Vce(sat)表示。相同電流密度下,，它隨溫度的變化程度較低,。

圖2比較了相同芯片尺寸的MOSFET（IP60R099C6）和IGBT（IRGP4063D）的壓降隨溫度的變化情況。

圖2：在相同電流密度下,，兩個器件的導(dǎo)通壓降與溫度的關(guān)系

一般而言,，MOSFET的開關(guān)速度比IGBT更快。

MOSFET屬于電壓控制器件,，其開關(guān)速度取決于充放電柵極電容的時間,。由于柵極電容較小，它可以更快地從導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)進行轉(zhuǎn)換,，實現(xiàn)快速的充放電,。

IGBT也屬于電壓控制器件，但它整合了MOSFET和雙極晶體管的特性,。由于內(nèi)部存在雙極晶體管結(jié)構(gòu),，因此與MOSFET相比，IGBT的開關(guān)速度更慢,。由于在開關(guān)過程中,，IGBT需要克服內(nèi)部晶體管基極區(qū)存儲的電荷，這增加了開關(guān)過程的延遲,。

MOSFET在其結(jié)構(gòu)中固有地包含一個內(nèi)置二極管,，這一特性無法更改,。與此相反，IGBT在其結(jié)構(gòu)中沒有集成二極管,。英飛凌在其智能功率模塊中使用了快恢復(fù)二極管,。通過超薄晶圓和場截止等先進技術(shù)，發(fā)射極控制二極管適用于消費和工業(yè)應(yīng)用,，反向恢復(fù)過程平穩(wěn),，從而顯著降低IGBT的導(dǎo)通損耗。

在電機驅(qū)動應(yīng)用中,，所選開關(guān)器件的魯棒性發(fā)揮著重要作用,。這需要評估系統(tǒng)短路期間的器件行為。

IGBT在典型的工作模式中,，會在導(dǎo)通（ON）期間在飽和區(qū)內(nèi)工作,；在短路時，集電極電流（Ic）激增,，迅速從飽和區(qū)轉(zhuǎn)移到有源區(qū),。這種轉(zhuǎn)變會導(dǎo)致集電極電流受到自身的限制，而不受集電極-發(fā)射極電壓（Vce）的影響,，因此,，IGBT電流的增加及隨后的功耗是自動受到限制的。

相比之下,，MOSFET在正常導(dǎo)通（ON）期間,，在線性區(qū)運行；在短路時,，MOSFET進入飽和區(qū),。與IGBT不同，MOSFET的線性區(qū)很廣,。從線性區(qū)向飽和區(qū)的轉(zhuǎn)變,，發(fā)生在較高的漏源電壓（Vds）水平下。隨著Vds值增加,，漏極電流也增加,。但由于Vds不斷升高，器件往往在抵達該轉(zhuǎn)變點之前,，就發(fā)生故障,。

這些固有特性將影響MOSFET短路保護機制的實現(xiàn)方式，因此,，其設(shè)計與IGBT不同,。

IGBT的這些特性使其更具魯棒性，因此,，更適用于電機驅(qū)動應(yīng)用,。

精簡的IGBT生產(chǎn)流程比MOSFET更具競爭優(yōu)勢,。這些優(yōu)勢帶來了規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)，提高了基于IGBT的IPM的成本效益,。