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2024年3月28日发(作者：matlab2020b种子下载)

简述IGBT的主要特点和工作原理

一、简介

IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor，是一种复合全控电压驱动功率 半导体器

件。由BJT（双极晶体管）和IGFET（绝缘栅场效应晶体管）组成。

IGBT兼有 MOSFET 的高输入阻抗和 GTR 的低导通压降的优点。GTR的饱和电压降

低，载流密度大，但驱动电流更大。MOSFET的驱动功率很小，开关速度快，但导通压降

大，载流密度小。IGBT结合了以上两种器件的优点，驱动功率小，饱和电压降低。非常适

合用于直流电压600V及以上的变流系统，如交流电机、逆变器、开关电源、照明电路、

牵引驱动等领域。

IGBT模块是由IGBT（绝缘栅双极晶体管）和FWD（续流二极管）通过特定的电路桥

封装而成的模块化半导体产品。封装后的IGBT模块直接应用于逆变器、UPS不间断电源

等设备。IGBT模块具有节能、安装维护方便、散热稳定等特点。一般IGBT也指IGBT模

块。随着节能环保等理念的推进，此类产品将在市场上越来越普遍。IGBT是能量转换和传

输的核心器件，俗称电力电子器件的“CPU”，广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天、

电动汽车、新能源设备等领域。

二、IGBT的结构

下图显示了一种 N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构。N+区称为源极区，其上的电

极称为源极（即发射极E）。N基区称为漏区。器件的控制区为栅极区，其上的电极称为栅

极（即栅极G）。沟道形成在栅区的边界处。C 极和 E 极之间的 P 型区域称为子通道区

域。漏极区另一侧的 P+ 区称为漏极注入器。它是IGBT独有的功能区，与漏极区和子沟

道区一起构成PNP双极晶体管。它充当发射极，将空穴注入漏极，进行传导调制，并降低

器件的通态电压。

《N沟道增强型绝缘栅双极晶体管》

IGBT的开关作用是通过加正栅电压形成沟道，为PNP（原NPN）晶体管提供基极电

流，使IGBT导通。反之，加反向栅压消除沟道，切断基极电流，就会关断IGBT。

IGBT的驱动方式与MOSFET基本相同。它只需要控制输入N沟道MOSFET，因此具

有高输入阻抗特性。MOSFET的沟道形成后，从P+基极向N-层注入空穴（小载流子），

调制N-层的电导，降低N-层的电阻。因此 IGBT 即使在高压下也具有较低的通态电压。

IGBT是一种三端器件。它有栅极G、集电极c和发射极E。IGBT的结构和简化等效

电路如下图所示。


本文标签： 沟道 器件 晶体管 驱动 电压

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