IBGT是英文單詞Insulated Gate Bipolar Transistor縮寫而成，它的中文意思是絕緣柵雙極型晶體管。IGBT是以GTR為主導(dǎo)元件，MOSFET為驅(qū)動(dòng)元件的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)的復(fù)合器件。其外部有三個(gè)電極，分別為G-柵極，C-集電極，E-發(fā)射極。由N溝道VDMOSFET與雙極型晶體管組合而成的IGBT，具有MOSFET輸入阻抗高、柵極易驅(qū)動(dòng)和雙極型晶體管電流密度大、功率密度高的優(yōu)勢(shì)。

 

從功能上來(lái)說，IGBT就是一個(gè)電路開關(guān)，優(yōu)點(diǎn)就是用電壓控制，飽和壓降小，耐壓高。可以用在電壓幾十到幾百伏量級(jí)、電流幾十到幾百安量級(jí)的強(qiáng)電上。

 

從結(jié)構(gòu)上講，IGBT主要有三個(gè)發(fā)展方向：

 

1、IGBT縱向結(jié)構(gòu)：非透明集電區(qū)NPT型、帶緩沖層的PT型、透明集電區(qū)NPT型和FS電場(chǎng)截止型；

 

2、IGBT柵極結(jié)構(gòu)：平面柵機(jī)構(gòu)、Trench溝槽型結(jié)構(gòu)；

 

3、硅片加工工藝：外延生長(zhǎng)技術(shù)、區(qū)熔硅單晶；

 

按照封裝工藝來(lái)看，IGBT模塊主要可分為焊接式與壓接式兩類。高壓IGBT模塊一般以標(biāo)準(zhǔn)焊接式封裝為主，中低壓IGBT模塊則出現(xiàn)了很多新技術(shù)，如燒結(jié)取代焊接，壓力接觸取代引線鍵合的壓接式封裝工藝。

 

隨著IGBT芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片的最高工作結(jié)溫與功率密度不斷提高，IGBT模塊技術(shù)也要與之相適應(yīng)。未來(lái)IGBT模塊技術(shù)將圍繞“芯片背面焊接固定”與“正面電極互連”兩方面改進(jìn)。

 

IGBT的主要應(yīng)用領(lǐng)域

 

作為新型功率半導(dǎo)體器件的主流器件，IGBT已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、4C（通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、汽車電子）、航空航天、國(guó)防軍工等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，以及軌道交通、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

其中，IGBT單管主要應(yīng)用于小功率家電，分布式光伏逆變器等小功率變頻器等領(lǐng)域，IGBT模塊由于其高度集成性和可靠性，容量相同的前提下有更小的體積和更輕的重量，易于安裝而且散熱穩(wěn)定，應(yīng)用于大功率變頻器，新能源汽車中功率消耗較大的（充電樁，電機(jī)控制器等）模塊；而IPM模塊重點(diǎn)專注于通過調(diào)節(jié)輸出電流的幅值和控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變頻率，適用于各類變頻家電如洗衣機(jī)，空調(diào)等。據(jù)IHS Markit數(shù)據(jù)顯示：IGBT模塊目前市場(chǎng)應(yīng)用率最高，應(yīng)用占比超過50%。

 

一、IGBT應(yīng)用在軌道交通中：

 

IGBT器件已成為軌道交通車輛牽引變流器和各種輔助變流器的主流電力電子器件。交流傳動(dòng)技術(shù)是現(xiàn)代軌道交通的核心技術(shù)之一，在交流傳動(dòng)系統(tǒng)中牽引變流器是關(guān)鍵部件，而IGBT又是牽引變流器最核心的器件之一。

 

二、IGBT應(yīng)用在智能電網(wǎng)中：

 

IGBT廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)的發(fā)電端、輸電端、變電端及用電端：從發(fā)電端來(lái)看，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊。從輸電端來(lái)看，特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術(shù)需要大量使用IGBT等功率器件。從變電端來(lái)看，IGBT是電力電子變壓器（PET）的關(guān)鍵器件。從用電端來(lái)看，家用白電、 微波爐、 LED照明驅(qū)動(dòng)等都對(duì)IGBT有大量的需求。

 

三、應(yīng)用在變頻器中：

 

IGBT是變頻器的核心器件，作用是將直流變?yōu)榻涣鞴╇姍C(jī)使用，與其它電力電子器件相比，IGBT具有高可靠性、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、保護(hù)容易、不用緩沖電路和開關(guān)頻率高等特點(diǎn)，鑒于此，開發(fā)高電壓、大電流、頻率高的高壓IGBT并將其應(yīng)用到變頻調(diào)速器中以獲得輸出電壓等級(jí)更高的裝置成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。中壓變頻器的研發(fā)與電力電子器件如高壓IGBT、GTO、IGCT等器件研制水平和應(yīng)用水平密切相關(guān)，隨著高電壓、大電流IGBT的面世，給中壓變頻器注入了新的活力。

 

四、IGBT應(yīng)用在新能源汽車中：

 

IGBT模塊在電動(dòng)汽車中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是電動(dòng)汽車及充電樁等設(shè)備的核心技術(shù)部件。IGBT模塊占電動(dòng)汽車成本將近10％，占充電樁成本約20％。IGBT主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域中以下幾個(gè)方面：電動(dòng)控制系統(tǒng) 大功率直流／交流（DC／AC）逆變后驅(qū)動(dòng)汽車電機(jī)；車載空調(diào)控制系統(tǒng) 小功率直流／交流（DC／AC）逆變，使用電流較小的IGBT和FRD；充電樁、智能充電樁中IGBT模塊被作為開關(guān)元件使用。