來源：公眾號 耿博士電力電子技術

搞電力電子的應該都知道IGBT和MOSFET屬于全控型電力電子器件，在應用的時候把它當作一個開關就可以了，但估計很少人能夠說出IGBT和MOSFET工作區的命名和區別，同時由于不同參考書對工作區的命名又有很多種，很容易讓人混淆。通過對IGBT和MOSFET工作區命名的解析能夠幫助我們加深對器件的理解。因此，老耿覺得有必要單獨將這個話題拿出來討論一下。

讓我們先來看看MOSFET輸出特性曲線的幾個工作區：

圖1.MOSFET輸出特性曲線

①正向阻斷區（也稱為截止區，夾斷區）：

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

②恒流區（也稱飽和區、有源區、線性放大區）

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，漏極電流Id幾乎不隨漏源電壓Vds變化，呈恒流特性，因此稱為恒流區或飽和區（漏極電流Id飽和）。

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

至于為什么也稱為有源區（activeregion），主要是由于MOSFET屬于有源器件（activecomponents），有源器件一般用來信號放大、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，柵極電壓基本失去了對器件的控制作用，因此部分書籍也將activeregion翻譯為主動控制區。

③歐姆區（也稱為可變電阻區、非飽和區）：

當柵極電壓Vgs≥Vgs（th），且Vds＜Vgs-Vgs（th）時，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，Id與Vds成線性關系，表現為電阻特性，因此稱為歐姆區。

當漏極電壓Vds一定時，MOSFET相當于一個受柵極電壓Vgs控制的可變電阻，因此叫做可變電阻區。有些書籍也將該區稱為非飽和區，非飽和是指漏源電壓Vds增加時漏極電流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，MOSFET會出現雪崩擊穿，器件會損壞。

⑤反向導通區：

MOSFET反向運行特性表現為一個類似二極管的特性曲線，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，會專門反并聯一個外部二極管，這時候MOSFET的反向特性就主要取決于反并聯二極管的正向導通特性了。

讓我們再來看一下IGBT輸出特性曲線的幾個工作區：

圖2.IGBT輸出特性曲線

①正向阻斷區（截止區）：

當門極電壓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IGBT集電極-發射極之間存在很小的漏電流Ices。

②有源區（線性放大區）：

當門極電壓Vge≥Vge（th），且Vce》Vge-Vge（th）時，IGBT工作在圖2預夾斷軌跡右側區域，此時流入到N-基區的電子電流In受到門極電壓的控制，進而限制了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會進入飽和狀態（類似MOSFET），至于IGBT為什么不稱該區域為飽和區，可能是為了與導通后的電壓飽和區分開。

由于該區域IGBT的集電極電流主要受門極電壓控制，因此也稱為放大區或有源區。我們常說的有源門極驅動或主動門極控制指的就是控制IGBT在該區域的開關軌跡。IGBT在有源區損耗會很大，應該盡快跨過該區域。

③飽和區：

當Vge≥Vge（th），且Vce＜Vge-Vge（th）時，IGBT處于飽和區（電壓飽和），該區域集電極電流基本不再受門極電壓控制，主要由外部電路決定。該區域的曲線和MOS類似，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-發射極電壓Vce大于某一特定最高允許電壓Vbrces時，IGBT會出現雪崩擊穿，器件會損壞。

⑤反向阻斷區：

我們常用的IGBT都屬于非對稱結構，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。同時由于工業現場的很多負載都是阻感負載，在IGBT關斷時刻，必須為負載提供續流回路，因此IGBT模塊內部都并聯了續流二極管，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（ReverseBlocking），這類器件用的很少，一般很難買到，這時候你可以采用IGBT和二極管串聯的方式實現同樣的功能。

通過對比可知，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，希望大家不要搞混哦。
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