IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是一種三端子的半導(dǎo)體開關(guān)器件，它結(jié)合了MOSFET（金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）的高輸入阻抗和BJT（雙極型晶體管）的低導(dǎo)通壓降特性，因此在高電壓、大電流的電力電子領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

IGBT的基本工作原理

IGBT的基本結(jié)構(gòu)由N溝道MOSFET和PNP雙極型晶體管組成，其導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)通過控制柵極電壓來實(shí)現(xiàn)。在正向柵極電壓作用下，MOSFET形成溝道，使得P+基極和N-層之間的電流能夠流動(dòng)，從而為PNP晶體管提供基極電流，使IGBT導(dǎo)通。當(dāng)柵極電壓為零或反向時(shí)，溝道消失，PNP晶體管的基極電流被切斷，IGBT關(guān)斷。

IGBT的工作原理可以分為以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟：

1.柵極驅(qū)動(dòng) ：當(dāng)在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上正向電壓時(shí)，MOSFET導(dǎo)通，形成溝道，電子從發(fā)射極注入到P+基極區(qū)域，形成導(dǎo)電通道。

2.電導(dǎo)調(diào)制 ：隨著電子的注入，P+基極區(qū)域的電導(dǎo)率增加，空穴從P+基極區(qū)域注入到N-層，進(jìn)一步增強(qiáng)了電流的流動(dòng)。

3.PNP晶體管導(dǎo)通 ：由于N-層的電導(dǎo)率增加，PNP晶體管的基極電流增加，使得PNP晶體管導(dǎo)通，從而使得IGBT整體導(dǎo)通。

4.關(guān)斷過程 ：當(dāng)柵極電壓降低或變?yōu)榱銜r(shí)，MOSFET內(nèi)的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，PNP晶體管隨之關(guān)斷，IGBT整體關(guān)斷。

IGBT的開關(guān)特性

IGBT是電壓控制器件，因此只需要對(duì)柵極施加很小的電壓就可以保持在導(dǎo)通狀態(tài)。由于這些器件是單向的，它們只能在從集電極到發(fā)射極的正向方向上切換電流。IGBT的典型開關(guān)電路如下圖所示，將柵極電壓VG加到柵極引腳上，將電動(dòng)機(jī)(M)從電源電壓V+切換到電源電壓V+。電阻Rs大致用于限制通過電機(jī)的電流。

IGBT的輸入特性

IGBT的柵極引腳沒有施加電壓時(shí)，IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)，沒有電流流過集電極引腳。當(dāng)加在柵極引腳上的電壓超過閾值電壓時(shí)，IGBT開始導(dǎo)通，集電極電流IG開始在集電極和發(fā)射極之間流動(dòng)。集電極電流隨柵極電壓增加，如下圖所示。