什么是IGBT?它的工作原理是什么？

IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是一种复合型功率半导体器件，结合了‌双极型晶体管（BJT）‌和‌绝缘栅型场效应管（MOSFET）‌的技术优势，广泛应用于高电压、大电流的电力电子系统中。其核心特性与工作原理如下：

一、结构与定义

‌复合结构‌
IGBT由BJT（控制电流）和MOSFET（控制电压）组合而成，具备高输入阻抗（MOSFET特性）和低导通压降（BJT特性）的双重优势。

‌电极组成‌

‌栅极（G）‌：控制器件导通/关断，驱动电压通常为±15V。

‌集电极（C）‌与‌发射极（E）‌：主电流通路的两端。

二、工作原理

‌导通机制‌
当栅极施加正电压时，MOSFET部分激活，形成导电通道，BJT部分随之导通，实现集电极到发射极的低阻抗通路。

‌关断机制‌
栅极电压归零或负压时，MOSFET通道切断，BJT因载流子耗尽而快速关断。

三、技术优势

‌高效能‌：低导通损耗（1-3V压降）和高开关速度（kHz至MHz级），适合高频应用。

‌驱动简单‌：电压驱动型器件，功耗仅为BJT的1/10。

‌热稳定性‌：优化的散热设计支持高温环境运行。

四、应用领域

 

‌领域‌	‌典型场景‌
新能源	光伏逆变器、风力发电变流器
电动汽车	电机驱动、车载充电系统
工业控制	变频器、伺服驱动器
家电	变频空调、电磁炉

 

五、技术发展

‌国产化突破‌：国内企业如长晶科技已推出对标国际标准的IGBT产品，覆盖从材料到应用的全产业链。

‌工艺优化‌：安世半导体等厂商通过改进芯片设计和封装技术，进一步提升器件可靠性。IGBT作为能源转换的“核心开关”，是推动电力电子系统高效化、节能化的关键元件。

审核编辑 黄宇