來源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

IGBT是新型電力電子器件的主流器件之一，國外IGBT已發(fā)展到第三代。可以毫不夸張的說，沒有IGBT，就沒有現(xiàn)今高鐵的發(fā)展。IGBT在設(shè)計上將MOS和雙機型晶體管結(jié)合起來，在性能上兼有雙極型器件壓降小、電流密度大和MOS器件開關(guān)快、頻率特性好的雙重優(yōu)點：在制造業(yè)上、在高電壓、大電流的晶閘管制造技術(shù)基礎(chǔ)上采用了集成電路微細加工技術(shù)。

絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）越來越多地并入電力系統(tǒng)設(shè)計中，以減少損耗并改善開關(guān)性能。讓我們看一下針對不同應(yīng)用程序的一些潛在解決方案。最初于1980年代開發(fā)的三端功率半導(dǎo)體器件克服了諸如閂鎖和二次擊穿等問題的早期問題。它們?yōu)樵O(shè)計工程師在諸如家用電器，車輛和鎮(zhèn)流器等應(yīng)用中提供了可行的電源開關(guān)選項。

IGBT技術(shù)將功率MOSFET的高速開關(guān)性能與雙極晶體管的高電壓/大電流處理能力結(jié)合在一起。通常，IGBT等效電路是MOSFET晶體管和雙極晶體管的組合。

與其他類型的晶體管相比，使用IGBT的主要優(yōu)點是相對較快的開關(guān)速度，較低的驅(qū)動功率以及歸因于輸入MOS柵極結(jié)構(gòu)的簡單驅(qū)動電路。由于電導(dǎo)率調(diào)制，它還具有非常低的導(dǎo)通狀態(tài)電壓降，并具有出色的導(dǎo)通狀態(tài)電流密度。例如，在使用變頻驅(qū)動器（VFD）的情況下，IGBT會快速開關(guān)電流，以至于較少的電壓會流到電動機，從而有助于創(chuàng)建脈寬調(diào)制（PWM）波來控制電動機的速度。

IGBT技術(shù)可用于多種電壓等級，額定電流和拓撲結(jié)構(gòu)（例如半橋，全橋）。它們可以用于廣泛的應(yīng)用中，并且對于中速和高壓應(yīng)用是一個特別好的選擇。最小化電源系統(tǒng)尺寸和重量的日益增長的需求正在增加使用IGBT技術(shù)（拓撲，材料等）最新技術(shù)的IGBT模塊的設(shè)計，此外，還使用功率半導(dǎo)體封裝的最新技術(shù)。

工業(yè)電機驅(qū)動器

調(diào)節(jié)電動機（例如泵，風扇等）的效率，速度，位置和扭矩的一個不錯的選擇是使用半導(dǎo)體器件（例如IGBT），這些器件可以幫助以最少的切換時間或以最小的切換時間將電流切換到電動機。傳導(dǎo)周期損耗。

電動機驅(qū)動器的挑戰(zhàn)之一是由于電動機絕緣系統(tǒng)的固有局限性而限制了開關(guān)速度。大多數(shù)電動機制造商通常建議在最壞情況下，對于400 V電動機，不超過dv / dt限制，大約不超過5 kV /μs，以避免電壓尖峰和上升時間，這可能導(dǎo)致電弧放電并最終導(dǎo)致線圈絕緣故障。

再生能源

太陽能和風能應(yīng)用使用大功率半導(dǎo)體器件來優(yōu)化發(fā)電和網(wǎng)絡(luò)連接。在大規(guī)?？稍偕椖恐惺褂酶吖β孰娖綍r，IGBT是一個極好的選擇。

在太陽能逆變器應(yīng)用中，逆變器將直流電壓從太陽能電池板轉(zhuǎn)換為交流電壓。后者可用于使用單相交流正弦電壓波形，其頻率和電壓取決于逆變器的設(shè)計，從而為交流負載（例如照明，家用電器，電動工具等）供電。有許多IGBT選項可以幫助滿足這些要求

汽車行業(yè)

電動車輛（EV）和混合動力電動車輛（HEV）包括行駛電動機，該行駛電動機通過使用電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來轉(zhuǎn)換存儲在高壓電池中的直流（DC）電力來驅(qū)動。IGBT模塊主要用于此類功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，并且由于必須在有限的空間內(nèi)安裝許多功率組件（例如，高壓電池，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，電動機等），因此它們必須緊湊。

帶有雙面冷卻板的IGBT模塊是集成功率單元（IPU）的一部分，用于集成功率模塊（IPM）。與傳統(tǒng)的單面冷卻模塊方法相比，具有薄而輕的冷卻板的雙面冷卻結(jié)構(gòu)將功率密度提高了30％以上。

根據(jù)Mordor Intelligence的數(shù)據(jù)，2017年IGBT市場價值為45億美元，預(yù)計到2023年將達到78億美元，在預(yù)測期間（2018年至2023年），復(fù)合年增長率為9.62％。功率半導(dǎo)體器件（例如IGBT）不僅在可再生能源企業(yè)的發(fā)展中起著重要作用，而且在電動汽車和混合動力汽車的技術(shù)開發(fā)中也起著重要作用。

設(shè)計IGBT產(chǎn)品的主要參與者-英飛凌科技，富士電氣有限公司，羅姆有限公司，賽米控國際有限公司，達因克斯半導(dǎo)體，ABB有限公司-看到了不同市場的潛在機會，因此期望未來會有更多的IGBT創(chuàng)新。

審核編輯黃昊宇