关于IGBT的工作原理以及它的优缺点分析，你了解吗？

什么是绝缘栅双极型晶体管?在生活中，你可能接触过各种各样的电子产品，那么你可能并不知道它的一些组成部分，比如它可能含有的绝缘栅双极型晶体管，那么接下来让小编带领大家一起学习绝缘栅双极型晶体管。

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)又称绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管,因此,可以把其看作是MOS输入的达林顿管。它融合了MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，具备易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高 (10-40 kHz) 等特点，已逐步取代晶闸管和GTO(门极可关断晶闸管)，是目前发展最为迅速的新一代电力电子器件。广泛应用于小体积、高效率的变频电源、电机调速、 UPS 及逆变焊机当中。

GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

IGBT由栅极(G)、发射极(E)和集电极(C)三个极控制。如图1，IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。由图2可知,若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOSFET截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。

当前，世界上各大公司已把IGBT发展到第三代、第四代，IGBT器件早已完成集成化、模块化，模块的简化电路与GTR模块相似，其驱动电路也已完成模块化。其导通压降可在1.5~开2.0V范围，关断时间为0.2~0.3pus, 其额定电压和电流等级也在不断提高。在中小容量的变频器中1GBT已经取代了GTR，在多电平(如三电平)、高电压的变频器中也广泛使用。

双极晶体管具有优异的低正向导通压降特性，虽然可以得到高耐压、大容量的元件，但是它要求的驱动电流大，控制电路非常复杂，而且交换速度不够快。IGBT正是作为顺应这种要求而开发的，它是由MOSFET(输入级)和PNP晶体管(输出级)复合而成的一种器件，既有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的特点(控制和响应)，又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点(功率级较为耐用)，频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十KHz频率范围内。

如果IGBT栅极与发射极之间的电压，即驱动电压过低则IGBT不能稳定的工作，如果过高甚至超过栅极—发射极之间的耐压，则IGBT可能会永久损坏。同样，如果IGBT集电极与发射极之间的电压超过允许值，则流过IGBT的电流会超限，导致IGBT的结温超过允许值，此时IGBT也有可能会永久损坏。

因为IGBT工作时，其漏极区(P区)将向漂移区(N区)注入少数载流子一 空穴，则在漂移区中存储有少数载流子电荷;当IGBT关断(栅极电压降为0)时，这些存储的电荷不能立即去掉，从而IGBT的漏极电流也就相应地不能马上关断，即漏极电流波形有一个较长时间的拖尾关断时间较长(10~50ms)。

基于这些优异的特性，IGBT一直广泛使用在超过300V电压的应用中，模块化的IGBT可以满足更高的电流传导要求，其应用领域不断提高，今后将有更大的发展。IGBT的结构与特性：如图1所示为一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， N+区称为源区，附于其上的电极称为源极(即发射极E)。N基极称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极(即门极G)。

相信通过阅读上面的内容，大家对绝缘栅双极型晶体管有了初步的了解，同时也希望大家在学习过程中，做好总结，这样才能不断提升自己的设计水平。