開關電源（SwitchModePowerSupply；SMPS）的性能在很大程度上依賴于功率半導體器件的選擇，即開關管和整流器。雖然沒有萬全的方案來解決選擇IGBT還是MOSFET的問題，但針對特定SMPS應用中的IGBT和MOSFET進行性能比較，確定關鍵參數的范圍還是能起到一定的參考作用。本文將對一些參數進行探討，如硬開關和軟開關ZVS（零電壓轉換）拓撲中的開關損耗，并對電路和器件特性相關的三個主要功率開關損耗—導通損耗、傳導損耗和關斷損耗進行描述。此外，還通過舉例說明二極管的恢復特性是決定MOSFET或IGBT導通開關損耗的主要因素，討論二極管恢復性能對于硬開關拓撲的影響。

SMPS的進展

一直以來，離線式SMPS產業由功率半導體產業的功率元件發展所推動。作為主要的功率開關器件IGBT、功率MOSFET和功率二極管正不斷改良，相應地也是明顯地改善了SMPS的效率，減小了尺寸，重量和成本也隨之降低。由于器件對應用性能的這種直接影響，SMPS設計人員必須比較不同半導體技術的各種優缺點以優化其設計。例如，MOSFET一般在較低功率應用及較高頻應用（即功率《1000W及開關頻率≥100kHz）中表現較好，而IGBT則在較低頻及較高功率設計中表現卓越。為了做出真實的評估，筆者在SMPS應用中比較了來自飛兆半導體的IGBT器件FGP20N6S2（屬于SMPS2系列）和MOSFET器件FCP11N60（屬于SuperFET產品族）。這些產品具有相近的芯片尺寸和相同的熱阻抗RθJC，代表了功率半導體產業現有的器件水平。

導通損耗

除了IGBT的電壓下降時間較長外，IGBT和功率MOSFET的導通特性十分類似。由基本的IGBT等效電路（見圖1）可看出，完全調節PNPBJT集電極基極區的少數載流子所需的時間導致了導通電壓拖尾（voltagetail）出現。