IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一種功率半導(dǎo)體器件，它結(jié)合了MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）和普通雙極型晶體管的優(yōu)點(diǎn)。IGBT通常用于控制高功率電流和電壓的電路中，例如交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、變頻器、電力傳輸系統(tǒng)等。

IGBT的分類及功能

這種器件在電力電子領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色，特別是在直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)中，如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等。

IGBT的分類方式多種多樣，以下是一些主要的分類方法：

按功率分類：

小功率IGBT：通常用于家電等低壓應(yīng)用場合。

中功率IGBT：常用于工業(yè)自動(dòng)化、新能源等領(lǐng)域。

大功率IGBT：則主要用于電力變換器等高壓場合。

按封裝形式分類：

TO-247封裝：最常見的封裝形式，適用于大多數(shù)應(yīng)用場景。

DPAK封裝和D2PAK封裝：也是常見的封裝方式。

按產(chǎn)品類型分類：

IGBT單管：封裝規(guī)模較小，通常指封裝單顆IGBT芯片，電流較小，適用于消費(fèi)、工業(yè)家電領(lǐng)域。

功率集成（IPM）：指把IGBT模塊加上散熱器、電容等外圍組件，組成一個(gè)功能較為完整和復(fù)雜的智能功率模塊，主要應(yīng)用于變頻空調(diào)、變頻洗衣機(jī)等白色家電。

標(biāo)準(zhǔn)模塊：主要應(yīng)用于大功率工業(yè)變頻器、電焊機(jī)、新能源汽車等領(lǐng)域。

IGBT的主要功能在于其能夠作為全控器件，即可以觸發(fā)導(dǎo)通，也可以觸發(fā)關(guān)斷。這使得IGBT在電能變換和控制中起到關(guān)鍵作用。此外，IGBT還具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，使得其在各種電力電子應(yīng)用中都能發(fā)揮出色性能。

IGBT的工作原理類似于雙極型晶體管，但它還具有MOSFET的控制特性。IGBT的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)P型襯底，兩個(gè)N型區(qū)域和一個(gè)PN結(jié)。在正向電壓作用下，PN結(jié)導(dǎo)通，形成導(dǎo)通狀態(tài)；而在反向電壓作用下，PN結(jié)截止，形成阻斷狀態(tài)。通過控制門極電壓，可以精確地控制IGBT的導(dǎo)通和截止，從而實(shí)現(xiàn)對電路的精確控制。

IGBT最主要的作用就是把高壓直流變?yōu)榻涣鳎约白冾l（所以用在電動(dòng)車上比較多）。

IGBT的工作原理

忽略復(fù)雜的半導(dǎo)體物理推導(dǎo)過程，下面是簡化后的工作原理。

IGBT有N溝道型和P溝道型兩種，主流的N溝道IGBT的電路圖符號及其等效電路如下：

隨著技術(shù)的發(fā)展，IGBT在材料、制造工藝和應(yīng)用領(lǐng)域等方面都在不斷創(chuàng)新和進(jìn)步。未來，IGBT有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，推動(dòng)電力電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

IGBT的種類繁多，功能和應(yīng)用場景各異，選擇適合的IGBT類型需要綜合考慮其特性、性能以及使用場景等因素。

審核編輯：黃飛