IGBT的簡介及工作原理
IGBT簡介
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)犀农，即絕緣柵雙極型晶體管薯摩，是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件赠摇， 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點铝矢。GTR飽和壓降低扣墩，載流密度大播窒，但驅(qū)動電流較大攘体；MOSFET驅(qū)動功率很小泊宴，開關(guān)速度快屑淌，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小钱图。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點猿池，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。
IGBT也是有三個引腳的器件疼尺，三個引腳分別是：柵極G罚蛾，集電極C極和發(fā)射極E極。IGBT 看作 BJT 和 MOS 管的融合體氛侨，IGBT具有 MOS 的輸入特性和BJT 管的輸出特性缩笤。與 BJT 或 MOS管相比，絕緣柵雙極型晶體管IGBT的優(yōu)勢在于它提供了比標(biāo)準(zhǔn)雙極型晶體管更大的功率增益，以及更高的工作電壓和更低的 MOS 管輸入損耗殿恤。IGBT 主要用于放大器盲趟，用于通過脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 切換/處理復(fù)雜的波形。
特性與參數(shù)
? 特性
1.功率特性良好慎陵，重復(fù)性能優(yōu)于MOSFET眼虱，可實現(xiàn)高效的恒定功率輸出。
2. 控制特性佳席纽，輸入電壓范圍較寬捏悬，可實現(xiàn)電壓控制調(diào)節(jié)，有效抑制電壓波動润梯。
3. 可靠性高过牙，抗電磁干擾能力強(qiáng)、抗溫度變化性能好纺铭、耐久性高寇钉，可長期穩(wěn)定運行。
4.結(jié)構(gòu)緊湊舶赔，體積小扫倡，有利于提高系統(tǒng)的自動化程度。
? 主要參數(shù)：
1.電壓范圍一般在600V - 6.5kV之間竟纳。
2.功率范圍一般在1W - 15MW之間镊辕。
3.漏電流一般在1mA - 100mA之間。
4. 損耗一般在1W - 15MW之間蚁袭。
5. 熱效應(yīng)一般在20°C - 150°C之間掸柏。
6.反應(yīng)時間一般在1ns - 50ns之間。
工作原理
IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）本質(zhì)上就是一個電子開關(guān)淆逛，當(dāng)我們給G極高電平椒玖，它就導(dǎo)通了，相當(dāng)于開關(guān)閉合倒你；當(dāng)我們給G極低電平胯夏，它就會截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開鼓宿；看到G極豆出、C極、E極情键，大家是不是感到非常熟悉吵淌？是的，G極钢墩，即是MOS管的柵極G極被处；C極和E極分別是三極管的集電極C極和發(fā)射極E極楞播，因為IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)是結(jié)合了MOS管的低驅(qū)動電流特性，三極管低導(dǎo)通電阻這些優(yōu)勢肢簿，MOS管是電場驅(qū)動器件靶剑，當(dāng)MOS管導(dǎo)通時，它的G極池充、S極幾乎相當(dāng)于斷路桩引，電流極小，所以說MOS管的驅(qū)動電流低收夸；三極管飽和導(dǎo)通時坑匠，它的C極、E極電阻很小咱圆，所以說三極管的導(dǎo)通電阻低。因此IGBT的等效電路符號是集MOS管和三極管兩者于一身功氨，當(dāng)我們給G極低電平時序苏，IGBT就截止，當(dāng)給G極高電平時捷凄，MOS管先導(dǎo)通忱详，然后三極管的C極、E極形成了電流借睬，所以IGBT就導(dǎo)通了阿座，這個就是IGBT的工作原理。
優(yōu)缺點
? 優(yōu)點
1.控制電路簡單奏宽，安裝和使用方便腮哩。
2.負(fù)載特性好，控制輸出電壓卸窿、電流均穩(wěn)定可靠腻酱，開關(guān)損耗小。
3.比雙極型開關(guān)管的功率損耗低唐肩。
4.可以由小的控制信號烧歹，控制較大的電流或電壓。
? 缺點
1.高壓晶體管的散熱要求較高穗掘，必須采用大的散熱器和風(fēng)扇霸拦。
2.操作延時比較大，受溫度影響較大称啸，造成開關(guān)損耗增大屏疗。
3.開關(guān)速度慢，一般用于低頻電路中澜术。
應(yīng)用領(lǐng)域
IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷雷谲壍澜煌ㄅ耙搿⒅悄茈娋W(wǎng)、航空航天吴趴、電動汽車與新能源裝備等電氣領(lǐng)域應(yīng)用廣泛漆诽。未來以新能源汽車、光伏/風(fēng)電逆變器锣枝、以5G通信厢拭、特高壓和充電樁為代表的新基建將成為IGBT的最大拉動力，有望不斷擴(kuò)大IGBT的市場應(yīng)用范圍撇叁。例如：
1.在電力轉(zhuǎn)換中供鸠，廣泛應(yīng)用于變壓器、換流器陨闹、電抗器楞捂、電容器、調(diào)速器趋厉、變流器等設(shè)備寨闹。
2.在電力控制領(lǐng)域，如發(fā)電機(jī)控制陶簿、高壓開關(guān)控制欣骏、可調(diào)節(jié)比例控制等方面發(fā)揮作用。
3.在工業(yè)自動化控制航十、機(jī)器人控制等工業(yè)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用耽晦。
4. 由于其高效率、低損耗和可靠性诊势，在電動汽車控制洲棍、動力轉(zhuǎn)換和充電系統(tǒng)等方面是關(guān)鍵器件。
5. 在消費電子領(lǐng)域荔闭，如電視機(jī)患刻、計算機(jī)、照明普统、打印機(jī)杠锻、臺式機(jī)、復(fù)印機(jī)埋村、數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品中也有應(yīng)用珍特。