在SMPS应用中选择IGBT和MOSFET的比较

在SMPS应用中选择IGBT和MOSFET的比较
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在 SMPS 应用中选择 IGBT 和 MOSFET 的比较
作者：飞兆半导体公司应用工程师 Ron Randall

开关电源(Switch Mode Power Supply；SMPS) 的性能在很大程度上依赖于功率半导体器件的
选择，即开关管和整流器。虽然没有万全的方案来解决选择 IGBT 还是 MOSFET 的问题，
但针对特定 SMPS 应用中的 IGBT 和 MOSFET 进行性能比较， 确定关键参数的范围还是能
起到一定的参考作用。本文将对一些参数进行探讨，如硬开关和软开关 ZVS (零电压转换) 拓
扑中的开关损耗，并对电路和器件特性相关的三个主要功率开关损耗―导通损耗、 传导损耗
和关断损耗进行描述。此外，还通过举例说明二极管的恢复特性是决定 MOSFET 或 IGBT
导通开关损耗的主要因素，讨论二极管恢复性能对于硬开关拓扑的影响。


SMPS的进展


一直以来，离线式 SMPS 产业由功率半导体产业的功率元件发展所推动。作为主要的功率开
关器件 IGBT、功率 MOSFET 和功率二极管正不断改良，相应地也是明显地改善了 SMPS 的效
率，减小了尺寸，重量和成本也随之降低。由于器件对应用性能的这种直接影响，SMPS 设
计人员必须比较不同半导体技术的各种优缺点以优化其设计。例如，MOSFET 一般在较低功
率应用及较高频应用（即功率<1000W 及开关频率≥100kHz）中表现较好，而 IGBT 则在较低
频及较高功率设计中表现卓越。为了做出真实的评估，笔者在 SMPS 应用中比较了来自飞兆
半导体的 IGBT 器件 FGP20N6S2（属于 SMPS2 系列）和 MOSFET 器件 FCP11N60