如何理解IGBT

 如何理解IGBT

上海合美电子科技有限公司

在电力电子领域中有一个重要的元件：IGBT，假如没有IGBT，那么我们出行就不会有高铁的便捷生活.

　　IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，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, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。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。

     从功能上来说，IGBT就是一个电路开关，用在电压几十到几百伏量级、电流几十到几百安量级的强电上的。(相对而言，手机、电脑电路板上跑的电电压低，以传输信号为主，都属于弱电。)可以认为就是一个晶体管，电压电流超大而已。

　　家里的电灯开关是用按钮控制的。IGBT不用机械按钮，它是由计算机控制的。具体点说，IGBT的简化模型有3个接口，有两个(集电极、发射极)接在强电电路上，还有一个接收控制电信号，叫作门极。给门极一个高电平信号，开关(集电极与发射极之间)就通了;再给低电平信号，开关就断了。给门极的信号是数字信号(即只有高和低两种状态)，电压很低，属于弱电，只要经过一个比较简单的驱动电路就可以和计算机相连。实际用的“计算机”通常是叫作DSP的微处理器，擅长处理数字信号，比较小巧。

　　这种可以用数字信号控制的强电开关还有很多种。作为其中的一员，IGBT的特点是，在它这个电流电压等级下，它支持的开关速度是最高的，一秒钟可以开关几万次。GTO以前也用在轨道交通列车上，但是GTO开关速度低，损耗大，现在只有在最大电压电流超过IGBT承受范围才使用;IGCT本质上也是GTO，不过结构做了优化，开关速度和最大电压电流都介于GTO和IGBT之间;大功率mosFET快是快，但不能支持这么大的电压电流，否则会烧掉