IGBT 的全称是什么

IGBT：绝缘栅双极型晶体管

IGBT 意为绝缘栅双极型晶体管 (Insulated-Gate Bipolar Transistor)。IGBT 是一种三端功率半导体器件，主要用作电子开关，经过多年的发展，已经集成了高性能和快速开关的优点。其金属氧化物半导体 (MOS) 栅极结构控制着其四层交替的 (P-N-P-N) 结构。

IGBT 是用于快速开关的三引脚半导体器件。尽管 IGBT 的结构在拓扑上与 MOS 门控晶闸管 (MCT) 相同，但在整个工作范围内仅允许晶体管动作。它结合了 BJT 的输出特性和 MOSFET 的输入特性。

绝缘栅双极型晶体管在输出端有一个标准的双极晶体管，在输入端有一个 MOSFET 的绝缘栅。IGBT 的导通引脚是集电极和发射极。控制端在输入栅极。栅极控制导通。

与双极结型晶体管一样，绝缘栅双极型晶体管在 IGBT 用作静态控制开关时具有电压和电流额定值。但是，由于 MOSFET 具有绝缘栅极端子，IGBT 比 BJT 更简单。当存在隔离的栅极端子时，IGBT 的功耗更小。

IGBT 的高功率应用包括电动汽车、机车、变频冰箱、镇流器、电弧焊设备和空调系统等需要开关电源的领域。

IGBT 模块

当 BJT 和 MOSFET 在大电流应用中无法满足要求时，IGBT 被用于各种电子开关应用。这种双晶体管混合器件具有与 MOSFET 相似的电压控制特性，以及与 BJT 相似的开关和导通特性。IGBT 器件主要分为两大类：

1. NPT-IGBT (非穿通型 IGBT)
2. PT-IGBT (穿通型)

i) 非穿通型 IGBT [NPT-IGBT]

这些 IGBT 也称为对称器件。不包含 n+ 缓冲层的 IGBT 晶体管称为非穿通型 IGBT (NPT-IGBT)。由于在这种情况下，反向和正向击穿电压相同，因此这些器件被称为对称器件。

在短路故障的情况下，这些器件更坚固且热稳定性更好。此外，关断损耗不会因温度变化而显著改变，而是保持恒定。在非穿通型 IGBT 中，P 层（集电极侧）也经过重掺杂。

它们是交流电路的绝佳选择，因为它们是使用成本较低的扩散工艺技术制造的。此外，NPT 结构确保了这些器件双向阻断的能力。在这种情况下，N 基区很厚。

ii) 穿通型 IGBT [PT-IGBT]

这些 IGBT 也称为非对称器件。由于正向击穿电压高于反向击穿电压，因此它们被称为非对称器件。

在短路故障的情况下，这些器件的鲁棒性和热稳定性较差。在这种情况下，关断损耗与温度密切相关；因此，随着温度升高而急剧增加。

这些 IGBT 是使用昂贵的 N 外延片工艺制造的。它们具有较小的 N 基区，PT 结构的反向阻断能力也较弱。它们经常用于不需要反向电压支撑的 DC 电路。

IGBT 将 MOSFET 的高开关性能与 BJT 的低导通损耗相结合，成为理想的固态器件，适用于各种应用。

IGBT 的重要性

IGBT 结合了功率 MOSFET 的基本栅极驱动特性以及双极晶体管的高电流和低饱和电压能力。IGBT 中的双极功率晶体管是开关，隔离栅极 FET 是控制输入。IGBT 用于中高功率应用，例如感应加热、牵引电机控制和开关模式电源。大型 IGBT 模块通常包含多个并联器件，可以处理高达 6500 V 的阻断电压，电流高达数百安培。这些 IGBT 能够处理数百千瓦的负载。

IGBT 的应用

以下列出了一些 IGBT 的主要应用：

• 用于开关模式电源 (SMPS)
• 用于感应加热和牵引电机控制
• 用于直流和交流电机驱动
• 包含在转换器、逆变器和电源中
• 用于不间断电源 (UPS)
• 用于等离子体物理和电动汽车