IGBT，電力電子的CPU！小小功率半導體器件，卻在很多電力電子相關的領域發(fā)揮著巨大的作用。近年來，IGBT發(fā)展迅猛，英飛凌以及日本廠商不斷針對各類應用推出IGBT新品，國內廠商也不甘落后，比如比亞迪，華為等也都加入了IGBT的戰(zhàn)場，競爭越來越激烈。

IGBT如何使用，難倒不少工程師。本文就從0開始，一文帶大家徹底讀懂IGBT！

IGBT是什么？

IGBT（絕緣柵雙極型晶體管），是由BJT（雙極結型晶體三極管） 和MOS（絕緣柵型場效應管）組成的復合全控型-電壓驅動式-功率半導體器件，具有自關斷的特征。簡單講，是一個非通即斷的開關，用在電壓幾十到幾百伏上千伏量級、電流幾十到幾百安量級的強電上的。（相對而言，手機、電腦電路板上跑的電壓低，以傳輸信號為主，都屬于弱電。）

IGBT沒有放大電壓的功能，導通時可以看做導線，斷開時當做開路。IGBT融合了BJT和MOSFET的兩種器件的優(yōu)點，如驅動功率小和飽和壓降低等。再簡單點，可以認為IGBT就是一個晶體管，只不過是它的電壓電流超大而已。IGBT的內部結構以及電路符號如下圖：

IGBT結構圖

在電路中使用IGBT，我們就可以像控制三級管、MOS管一樣，可以通過控制IGBT的三極電壓大小，從而實現(xiàn)對IGBT三種狀態(tài)控制（導通/關斷/阻斷狀態(tài)）。

當IGBT柵-射極加上加0或負電壓時，MOSFET內溝道消失，IGBT呈關斷狀態(tài)。

當集-射極電壓UCE＜0時，J3的PN結處于反偏，IGBT呈反向阻斷狀態(tài)。

當集-射極電壓UCE＞0時，分兩種情況：情況1：若柵-射極電壓UGE＜Uth，溝道不能形成，IGBT呈正向阻斷狀態(tài)。情況2：若柵-射極電壓UGE＞Uth ，柵極溝道形成，IGBT呈導通狀態(tài)（正常工作）。此時，空穴從P+區(qū)注入到N基區(qū)進行電導調制，減少N基區(qū)電阻RN的值，使IGBT通態(tài)壓降降低。這時，有人會有疑問了，MOS管也是晶體管，也是有三極，也是可以作為開關來用，這兩個如何選擇呢？下面就從系統(tǒng)的電壓、電流、切換功率等因素作為考慮，總結出兩者的不同之處：

IGBT用在哪里？

在較大輸出功率的場合，比如工業(yè)領域中的變頻器、UPS電源、EPS電源，新能源發(fā)電領域中的風能發(fā)電、太陽能發(fā)電，新能源汽車領域的充電樁、電動控制、車載空調里，隨處都可以看到IGBT的身影。

在新能源汽車中，IGBT約占電機驅動系統(tǒng)成本的一半，而電機驅動系統(tǒng)占整車成本的15-20%，也就是說IGBT占整車成本的7-10%，是除電池之外成本第二高的元件，也決定了整車的能源效率。

在這些應用中，IGBT通常是以模塊的形式存在，由IGBT與FWD（續(xù)流二極管芯片）通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產品。使用模塊的優(yōu)點是IGBT已封裝好，安裝非常方便，并且外殼上具有散熱裝置，大功率工作時散熱快。

使用IGBT的注意事項

使用IGBT的時候，首先要關注原廠提供的數(shù)據、應用手冊。在數(shù)據手冊中，尤其要關注的是IGBT重要參數(shù)，如靜態(tài)參數(shù)、動態(tài)參數(shù)、短路參數(shù)、熱性能參數(shù)。這些參數(shù)會告知我們IGBT的絕對值，就是絕對不能超越的。設計完之后，在工作時 IGBT的參數(shù)也是同樣需要保證在合理數(shù)據范圍之內。
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