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什么是IGBT？
IGBT是指絕緣柵雙極型晶體管。 IGBT的縮寫代表“絕緣柵雙極型晶體管"，IGBT的結構是PNP雙極型晶體管，是在MOSFET中添加了P型半導體。
換句話說，等效電路可以被認為是輸入部分具有 N 溝道 MOSFET 且輸出部分具有 PNP 雙極晶體管的復合晶體管電路配置。另一方面，由于可以說在雙極晶體管部分的基礎上具有MOSFET結構，因此具有能夠以小電流產生非常大的輸出電流的特性。
它是一種高性能半導體，比它所基于的 MOSFET 具有更高的耐壓性和更低的損耗。它還具有產生熱量較少的優點。 IGBT是日本20世紀80年代開發的半導體，當時結構稱為穿通型。
近年來，晶圓工藝的進步導致進一步小型化和低成本，并且正在制造非穿通結構和場截止型的IGBT器件。
IGBT的使用
典型應用包括變速驅動器和電源轉換器，因為它們即使在高功率工作條件下也能保持高速。 IGBT的應用范圍很廣，大型產品用于逆變器，控制混合動力汽車、電動汽車、火車等車輛中的高輸出三相電機。
還廣泛應用于IH炊具、洗衣機、空調變頻電路、打印機等大型家電的電源控制。隨著近年來節能技術的進步，能夠減少功率損耗的IGBT正在被越來越多的應用。
IGBT原理
正如開頭所解釋的，IGBT 具有輸入部分為 MOSFET、輸出部分為雙極晶體管的結構，并且具有結合了各自特性的特性。 IGBT具有在MOSFET中添加P型半導體的結構，其載流子有電子和空穴兩種類型。
由于有兩種類型的載流子，因此開關速度比MOSFET慢，但比雙極晶體管快，并且耐壓比MOSFET提高。當從作為端子輸入部分的柵極施加電壓時，電流從MOSFET流出，當電流傳導到P型半導體時，雙極晶體管的特性是它可以放大微小的電流。電流量并導致發射極和集電極之間有大電流流動。
此外，像雙極晶體管一樣發生電導率調制，因此可以降低導通電阻并可以增加電流密度。由于集電極和發射極之間存在恒定的壓降，因此當電流較大時，它們可以比 MOSFET 具有更低的損耗。
有關 IGBT 的其他信息
1. 關于使用 IGBT 的逆變電路
逆變器電路是與交流到直流轉換器電路配合使用的直流到交流轉換電路。該逆變器電路中使用 IGBT，輸出不同電壓和頻率的交流電。
開關 IGBT、調整 ON 和 OFF 間隔以及調整脈沖寬度。通過生成和整形不同的脈沖波，我們使它們更接近正弦波。這稱為脈沖寬度調制，這里經常使用 IGBT。
通過使用脈寬調制的變頻來改變電機的轉速來控制家用電器的功能。廣泛應用于空調、冰箱、工業電機、電腦電源等家用電器。
2. IGBT和MOSFET的區別
IGBT 通常被描述為結合了 MOSFET 和 BJT（雙極結晶體管）最佳特性的器件，但與 MOSFET 相比，它們實際上有一些缺點。由于 IGBT 因其結構而具有偏置啟動電壓，因此 MOSFET 器件通常具有較低的 Vds，尤其是在低電流范圍內。
IGBT 是專注于中高電流范圍的器件，因此在此范圍內它們表現出比 MOSFET 更低的導通電阻，但在低功率范圍內的效率很重要的應用中，MOSFET 是更優選的特性。 。不用說，在Vds小于1V的區域，MOSFET在Vds = 2V以下的效率方面更勝，而IGBT在更高電壓下更勝。
3、關于IGBT模塊
由于 IGBT 是復雜的器件，因此需要花費精力來組裝它們，以便從頭開始控制其運行。因此，將信號處理、放大器電路、保護電路和寄生二極管等控制部分組合成復合模塊的IGBT模塊得到了廣泛的商業化。
IGBT 是一種晶體管，如果超過 SOA（安全操作區）和絕對最大額定值，很容易損壞，因此有些具有內置保護電路。 IGBT 的開發是為了同時實現高擊穿電壓和開關速度，并且多年來一直在改進，但使用 SiC 和 GaN 等新型化合物半導體材料的功率半導體器件最近開始引入該功率器件領域。
這些下一代功率半導體器件可實現比 IGBT 更快的開關操作，并且具有優異的耐壓性，因此近年來研究和開發變得更加活躍。但仍存在成本和供應問題等問題需要克服，并且不會取代目前所有的IGBT市場領域，暫時仍將繼續分離。
