IGBT,全称Insulated-Gate Bipolar Transistor,中文名“绝缘栅双极型晶体管”。
它是电器设备中实现电能转换、传输和控制的核心器件。采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。
发展历程
20世纪80年代,为了解决当时日益紧迫的电机驱动效率问题,在通用电气工作的B·贾扬·巴利加(B. Jayant Baliga)发明了IGBT。

B·贾扬·巴利加
到了1985年前后,第一款高品质产品成功推出,很快就在照明、家电、医疗器械等产品中使用,经过几十年的持续应用和不断改进,IGBT现已成为电子电力领域中最重要的功率开关器件之一。
随着技术的持续发展,IGBT已研发至第7代,而市场上主流的是第四代产品。
工作原理
IGBT是由BJT(双极性结型晶体管)和MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。

IGBT的内部结构、等效电路和元件符号
IGBT利用MOSFET的栅极区域,控制BJT器件内的双极电流,兼有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降两方面的优点。
作为一种高速开关器件,IGBT具有低导通压降、高耐压、快速开关等特性。
作为功率器件,相比于MOS管,IGBT更适用于高电压(600V以上)、大电流(10A以上)、较低频率(1-20kHZ)的工作场景。
产品分类
1、根据封装方式划分
(1)IGBT单管:一般指封装单颗IGBT芯片,电流通常在50A以下,适用于消费、工业、家电等领域。

IGBT单管
(2)IGBT模块:也是最常见的形式,是将多个IGBT芯片、驱动电路、保护电路、散热器、连接器、外壳等组成模块。功率更大、散热能力更强,适用于高电压大功率领域,如新能源车、光伏、高铁等。

IGBT模块的生产流程

IGBT模块内部结构
2、根据电压等级划分
(1)低压IGBT:指电压等级在1000V以内的IGBT器件,例如常见的650V应用于家电、新能源汽车、工业变频等领域。
(2)中压IGBT:指电压等级在1000-1700V区间的IGBT器件, 如1200V应用于光伏、电磁炉、逆变焊机、UPS电源、家电、工业变频器和新能源汽车领域,1700V应用于光伏和风电领域。
(3)高压IGBT:指电压等级在3300V及以上的IGBT器件,比如3300V和6500V应用于动车、高铁、智能电网,以及工业电机等领域。

IGBT应用领域广阔
主要厂商
发展前景
一、随着国家政策的引导,新能源、节能环保等领域正成为电力电子市场的重点发展方向。
二、5G、物联网等新兴技术的快速发展,将带动电力电子产业的技术创新和产品升级。
三、随着国内经济结构的转型升级,高附加值的电力电子产品需求将不断增长。
感谢上海晨斐电子为本文提供的专业支持,也期待与更多国内外原厂进行深入合作。

