igbt是什么_变频器igbt工作原理

IGBT模块是通过特定的电路桥接，将IGBT与FWD（续流二极管芯片）封装而成的模块化产品，具有节能、安装维修便捷及散热稳定的特性。

IGBT是能源转换与传输的核心元件，犹如电力电子装置的“大脑”。采用IGBT进行功率变换，既能提高用电效率及质量，又具备节能环保的特点，是解决能源短缺及降低碳排放的关键技术。

IGBT以GTR为主导元件，MOSFET为驱动元件，构成达林顿结构的复合器件。其外部设有三个电极：G栅极、C集电极和E发射极。

通过调控IGBT的集-射极电压UCE和栅-射极电压UGE的大小，可实现对IGBT通断状态的控制。

1）当给IGBT的栅-射极加上0或负电压时，MOSFET内的沟道将消失，IGBT呈关断状态。

2）当集-射极电压UCE＜0时，J3的PN结将进入反偏状态，IGBT进入反向阻断模式。

3）当集-射极电压UCE＞0时，情况分为两种：若栅-射极电压UGE＜Uth，沟道无法形成，IGBT处于正向阻断模式；若栅-射极电压UGE＞Uth，则栅极沟道形成，IGBT进入导通状态（正常工作）。空穴从P+区注入N基区进行电导调制，从而降低N基区电阻RN的值，使IGBT的通态压降得以降低。

关于IGBT技术演进的背景

回顾功率器件的发展历程，从1950-60年代的双极型器件如SCR、GTR、GTO，到1970年代的单极型器件VD-MOSFET，随着终端应用需求的变化，需要一种新型功率器件，它应具备驱动电路简单、成本低、开关功耗小、通态压降低等特点。正是在这样的背景下，1980年代初的研究者们尝试将MOS与T技术集成起来，最终导致了IGBT的发明。

自1985年左右GE成功试制出工业样品后，IGBT主要经历了六代的技术与工艺改进。

从结构上看，IGBT主要有三个发展方向：纵向结构、栅极结构和硅片加工工艺。其发展趋势集中在降低损耗和生产成本。

在封装工艺上，IGBT模块主要分为焊接式与压接式。高压模块多采用标准焊接式封装，而中低压模块则运用了诸如烧结替代焊接、压力接触替代引线键合等新技术。

随着IGBT芯片技术的不断发展及其工作结温和功率密度的提高，IGBT模块技术也需相应进步。未来将围绕芯片固定与电极互连进行改进，并朝着更高的功率密度、集成度及智能度发展。

IGBT的应用领域

作为新型功率半导体器件的主流，IGBT已广泛应用于工业、4C领域（通信、计算机、消费电子、汽车电子），以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业。

在新能源汽车中，IGBT模块发挥着核心作用，涉及电动控制系统、车载空调控制系统及充电桩等多个方面。

在智能电网中，IGBT广泛应用于发电端、输电端、变电端及用电端，包括风力发电、光伏发电的整流器和逆变器，特高压直流输电中的FACTS柔性输电技术，电力电子变压器（PET）的关键部件以及家用电器等。

IGBT在轨道交通车辆牵引变流器和各种辅助变流器中也扮演着重要角色。