裝修2023-07-05 17:52:25

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），即絕緣柵雙極晶體管，是一種功率半導(dǎo)體器件。它于1983年由B.J.朗琴伯格、C.尼德哈格和G.W.戴特梅爾等人首次提出，并在1986年得到商業(yè)化。IGBT結(jié)合了普通雙極晶體管的優(yōu)點（低壓控制能力）和場效應(yīng)晶體管（高速開關(guān)特性、高輸入阻抗）的優(yōu)勢，因此其功率開關(guān)特性更強(qiáng)。以下是一個比較全面的解答。

結(jié)構(gòu)：IGBT的主要元件結(jié)構(gòu)由N型共尺寸加強(qiáng)柵柵極、在PN結(jié)上安放的PNP雙極晶體管及兩個一對串聯(lián)的阱極內(nèi)的MOS柵柵極組成。

工作原理：在IGBT中，柵極控制了PNP雙極晶體管的發(fā)射層，從而控制整體的電流流動。當(dāng)柵極上的電壓高于臨界電壓（一般為0.6-1.5V），柵極-發(fā)射結(jié)結(jié)疏散，使電流無法從集電極流過，因此器件處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)柵極電壓低于臨界電壓，柵結(jié)閉合，開啟PNP晶體管，使電流可以流過，器件處于導(dǎo)通狀態(tài)。

特點：
1. 高壓能力：IGBT可以承受幾百伏甚至千伏的高電壓，適用于高壓應(yīng)用，如電力電子領(lǐng)域。
2. 低導(dǎo)通壓降：相比其他功率半導(dǎo)體器件，IGBT具有較低的導(dǎo)通壓降，能夠降低能量損耗。
3. 高開關(guān)速度：IGBT的開關(guān)速度相對較高，能夠?qū)崿F(xiàn)快速開關(guān)，提高功率轉(zhuǎn)換效率。
4. 大電流控制能力：IGBT能夠承受較大的電流，適用于大功率應(yīng)用。
5. 可靠性：IGBT具有較高的可靠性，長壽命，能夠在苛刻的工作環(huán)境下穩(wěn)定工作。
6. 可驅(qū)動性：由于采用了MOS結(jié)構(gòu)，IGBT的輸入阻抗較低，容易驅(qū)動。

應(yīng)用：
1. 變頻器：IGBT廣泛應(yīng)用于交流電驅(qū)動系統(tǒng)中，如變頻空調(diào)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等。
2. 電力電子領(lǐng)域：IGBT能夠?qū)崿F(xiàn)高壓、大電流的開關(guān)操作，因此在電力電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，如高壓直流輸電、變電站等。
3. 汽車電子：IGBT用于汽車發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、電動車輛驅(qū)動系統(tǒng)等。
4. 電源及逆變器：IGBT常用于電源和逆變器，提供穩(wěn)定的電能轉(zhuǎn)換。

總結(jié)：IGBT作為一種功率半導(dǎo)體器件，在電力電子和控制系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。它具有高壓能力、低導(dǎo)通壓降、高開關(guān)速度、大電流控制能力、可靠性和可驅(qū)動性等特點，被廣泛應(yīng)用于變頻器、電力電子設(shè)備、汽車電子和電源及逆變器等領(lǐng)域，推動了現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展。