功率半导体主要被用作半导体开关，分类中被大家所熟知的非IGBT这个主流大佬莫属了，现在火热的电动汽车领域中也有着其身影，那么IGBT是什么呢？今天就为大家科普一下IGBT入门知识。

IGBT的定义

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），即绝缘栅双极型晶体管，是具有高电流、高电压、高效率的半导体电源控制元件，也是一种电力电子元件的综合体，是MOSFET（场效应晶体管）和BJT（Bipolar Junction Transistor，双极晶体管）的结合体，它具有MOSFET的优良特性，如可控性高、漏电流小、驱动电流小、开关速度快等，又具有BJT的优良特性，如具有较高的电流密度、较高的正向电压限制等，它能够实现大电流大电压的开关控制，被广泛应用于电力控制系统中。

IGBT的结构

IGBT的结构主要由三部分组成：金属氧化物半导体氧化层(MOS)，双极型晶体管(BJT)和绝缘层。

(1)金属氧化物半导体氧化层(MOS)：它是IGBT的核心，它由一个可以通过控制电路来控制的金属氧化物半导体氧化层组成。它可以控制晶体管的可控参数，如电流和电压。

(2)双极型晶体管(BJT)：它是IGBT的核心，它由两个双极型晶体管构成，它们可以产生高功率。

(3)绝缘层：它是IGBT的基础，它由一层绝缘层构成，它可以保护IGBT元件免受外界环境的侵蚀和损坏。

IGBT的工作原理

IGBT是将晶体管的特性和开关电路的特性结合在一起，使其成为一种可以控制电流的新型电子元件。IGBT的结构使其可以实现从开启到关断的电流控制，而不会产生过大的漏电流，也不会影响其他电路的工作。IGBT的工作原理是将电路的电流控制分为两个部分：绝缘栅极的电流控制和双极型晶体管的电流控制。当绝缘栅极上的电压变化时，它会影响到晶体管的导通，从而控制电流的流动。当双极型晶体管的电流控制发挥作用时，它会进一步控制电流的流动，从而使IGBT的效率更高。

IGBT的主要参数

1、电压限制：IGBT的电压范围一般在600V-6.5kV之间。

2、功率限制：IGBT的功率范围一般在1W-15MW之间。

3、漏电流：IGBT的漏电流比MOSFET要小得多，一般在1mA-100mA之间。

4、损耗：IGBT的损耗一般比MOSFET要低，可以达到1W-15MW之间。

5、热效应：IGBT的热效应比MOSFET要小，可以达到20°C-150°C之间。

6、反应时间：IGBT的反应时间一般比MOSFET要快，可以达到1ns-50ns之间。

IGBT特性

1、功率特性：IGBT具有良好的功率特性，其重复性能优于MOSFET，可实现高效的恒定功率输出，有利于提高整个系统的工作效率。

2、控制特性：IGBT具有良好的控制特性，其输入电压范围较宽，可实现电压控制调节，可以有效抑制电压波动。

3、可靠性：IGBT具有良好的可靠性，具有抗电磁干扰能力强、抗温度变化性能好和耐久性高等优点，可以长期稳定运行。

4、结构特性：IGBT有着紧凑的结构，体积小，可以降低整个系统的体积，有利于系统的自动化程度的提高。

IGBT 的优缺点

优点：

1、控制电路简单，安装和使用方便。

2、有良好的负载特性，控制输出电压、电流均稳定可靠，开关损耗小。

3、比双极型开关管的功率损耗低。

4、可以由小的控制信号，控制较大的电流或电压。

缺点：

1、IGBT高压晶体管的散热要求较高，必须采用大的散热器和风扇。

2、操作延时比较大，受温度影响较大，造成开关损耗增大。

3、因为其开关速度慢，所以一般用于低频电路中。

IGBT的作用

1. IGBT可以用作开关元件来控制电力，如电源的输入和输出；

2. IGBT可以作为放大器，用来放大高频信号；

3. IGBT可以用于恒定电压输出，可以保持电源的稳定性；

4. IGBT可以用于现场可控硅（FACTS），用于调整电力系统的频率、电压和功率；

5. IGBT可以用于逆变电路，提供可靠的正弦电压和频率；

6. IGBT可以用于电力调节，提供电力调节和监控系统；

7. IGBT可以用于电机控制，如三相伺服电机控制系统；

8. IGBT可以用于高压电磁转换器，用于电力转换和调节；

9. IGBT可以用于电力变换器，用于电力转换和调节；

10. IGBT可以用于发电机控制，用于发电机自动控制系统。

IGBT的应用场景

1. 电力转换：IGBT在变压器、换流器、电抗器、电容器、调速器、变流器等电力转换设备中广泛使用。

2. 电力控制：IGBT在发电机控制、高压开关控制、可调节比例控制等电力控制领域有广泛的应用。

3. 工业控制：IGBT在工业自动化控制、机器人控制、工业机器人、伺服控制等领域有着重要的应用。

4. 电动汽车：由于其高效率、低损耗和可靠性，IGBT在电动汽车控制、动力转换和充电系统等方面有着重要的应用。

5. 消费电子：IGBT在电视机、计算机、照明、打印机、台式机、复印机、数码相机等消费类电子产品中有着重要的应用。

以上就是IGBT的一些基础知识的介绍了，IGBT发展至今这么长的时间，从传统的电力电子领域拓展到汽车电子领域，IGBT设备的性能也在不断提升，要求也越来越高。