为电子维修人员来说IGBT(绝缘栅双极型晶体管)和MOS(场效应管)管在电路中是常见的两种电子元器件。今天我根据平时维修时所见到的这两种器件来说说如何区分IGBT管和MOS管。
首先从这两种电子元器件上的标识区别我们知道电子元器件上所标的型号是有一定含义的,因此我们可以根据他们身上所标的符号含义来区别哪个是绝缘栅双极型晶体管(IGBT),哪个是场效应管(MOS)。首先我们可以根据场效应晶体管(MOS管)的型号命名和标注方法识别,在大量的维修案例中我总结出了场效应管的三种命名规则,第一种是场效应管按照四部分方式命名的,第一部分是极性数;第二部分是所用的材料,比如D代表P型硅,反型层N沟道,C是N型硅,反型层P沟道;第三部分是场效应管的类型;最后就是代表了场效应管的规格号了。
比如3DJ6D这种场效应管就是按照上述方法命名的,这个“3”代表三个极性,D是P型硅材料制作的,并且是反型层N沟道的场效应管,这个“J”代表结型场效应管,最后“6D”就是代表管子的规格型号了;第二种命名方式是以“CS”开头命名的,它表示场效应晶体管,这种命名方式是按三部分组合成的,第二部分代表管子的序号,第三部分代表管子的规格号。比如CS45G、CS14A等就属于这种方式命名的,一般国产的场效应管都采用这种命名方式。第三种是按照场效应管的漏极(D)电流、沟道、耐压值等来命名的,并且在前面还有前缀,一般用字母表示,它主要是对场效应管进行区分。比如2N80B,这个2表示漏极电流是2A,N表示场效应管是N沟道的,如果是P,那就表示是P沟道的了,80表示了耐压值,它表示栅极(G)和源极(S)之间的击穿电压Vdss等的耐压值。
我在平时维修中所见最多的是国外型号的场效应管,比如电瓶车充电器里常用的电源开关振荡管使用的就是场效应管,比较常见的有日本和美国的场效应管,比如7N0302 场效应管是日立的、 80N055 场效应管是NEC的、2SK3494 场效应管是松下的、2SK3399 场效应管是东芝的、另外还有美国的仙童3N60A4D场效应管、摩托罗拉的 5503DM 等等。总的来说场效应管的命名规则不是固定的,它 的厂家不同其命名规则也不一样,因此需要在平时应用中积累才行。2、绝缘栅晶体管(IGBT)的识别
对于绝缘栅晶体管(IGBT)从外观看也是可以识别的,我在维修电磁炉和变频器主板时常常会看到中小功率的IGBT管,这些电路主板上所用的IGBT管子大多都是国外的,在电磁炉中常见的有德国西门子产的IGBT、日本东芝的、美国IR的以及韩国三星的IGBT为主,比如我最常见的IGBT型号有H20R120系列的绝缘栅晶体管(IGBT)。这些管子每个厂家命名方法不同,它们的型号也是完全不同的,这需要积累。总的来说由于IGBT和MOS管在外观上看有时很相似,只要知道了型号,一般可以通过网络查询是能识别出来哪个是IGBT管哪个是MOS管的。
用万用表区别第二种区别方法是用万用表测量,因为现在有的生产厂家为了对自己产品的保护,他们会把一些关键的核心元件表面上的标识打磨掉,这就造成了对电子元器件的识别难度,尤其是一些关键的芯片也会这样处理,这就会给维修带来一定的难度。对于简单的IGBT于MOS管电子元器件我们可以用万用表测量它们的极性和好坏。比如以IGBT为例,我们把万用表打到RX1K档位,在正常情况下IGBT栅极G与集电极C和发射极E之间是不能导通的,正反向电阻都为无穷大。在不通电的情况下,IGBT集电极C和发射极E之间不能正向导通,但是我们知道在C与E之间存在着一个反向寄生二极管,因此C与E之间的正向电阻为无穷大,反向电阻比较小。当出现一次阻值比较小的时候,万用表的红表笔接的是集电极C,黑表笔接的是发射极E,剩下的一个引脚就是控制栅极G了,示意图如下图所示。从电路(PCB)板上的丝印层标识的三个引脚的名称去区别我们在维修时,有时也可以通过电路板上对引脚的标注进行识别,比如我在维修电瓶车充电器时,所用到的场效应(MOS)管会在电路板上对引脚进行标注,场效应的三个引脚会对应电路板上的三个字母,分别指出三个引脚依次为源极S、栅极G和漏极D,这说明这个管子就是MOS管了。MOS管与IGBT的特点我们知道MOS管和IGBT管都是电压型控制器件,它们的输入电阻都很高,所以栅极电流都很小,其驱动功率都小,驱动电路可以做的很简单。不同的是对于场效应(MOS)管来说,有的MOS管它的漏极D和源极S可以互换使用,在使用上比较灵活,而绝缘栅双极晶体管IGBT从制作结构来说要比MOS管复杂一些,从等效图可以看出,它可以等效一个由PNP三极管和增强型NMOS管组合而成的功率晶体管,如下图所示。
从使用实效上来看,IGBT在使用上有着更突出的优点,比如IGBT在导通工作时它的导通电流密度大,因为从等效电路看,它的主电路类似三极管,工作电流为集电极电流IC,它的工作电流一般是MOS管的数十倍,因此在电磁炉主电路和变频器主电路种常会用到IGBT管;第二个优点是,当IGBT导通工作后,它的导通电阻很低,在一定的芯片面积和电压下,IGBT的导通电阻只有MOS管的十分之一;因此可以通过高电压和大电流,比如在有的变频器上所用的IGBT可以承受上千伏的电压和上千安培的电流。第三个优点也就是我刚才讲的它的耐击穿电压很高,其工作安全区大,在瞬间的高电压和大电流下IGBT不容易损坏;最后一点就是IGBT工作频率很高,开关速度很快,可以达到100KHZ,因此在逆变器上常会看到IGBT管。总之,MOS管和IGBT管外观虽然很相似,但是它们的秉性是不一样的,我们在平时使用时要注意它们的结构特点,并仔细观察测量,是很容易区分的