來(lái)源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

IGBT是新型電力電子器件的主流器件之一，國(guó)外IGBT已發(fā)展到第三代。可以毫不夸張的說(shuō)，沒(méi)有IGBT，就沒(méi)有現(xiàn)今高鐵的發(fā)展。IGBT在設(shè)計(jì)上將MOS和雙機(jī)型晶體管結(jié)合起來(lái)，在性能上兼有雙極型器件壓降小、電流密度大和MOS器件開(kāi)關(guān)快、頻率特性好的雙重優(yōu)點(diǎn)：在制造業(yè)上、在高電壓、大電流的晶閘管制造技術(shù)基礎(chǔ)上采用了集成電路微細(xì)加工技術(shù)。

絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）越來(lái)越多地并入電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以減少損耗并改善開(kāi)關(guān)性能。讓我們看一下針對(duì)不同應(yīng)用程序的一些潛在解決方案。最初于1980年代開(kāi)發(fā)的三端功率半導(dǎo)體器件克服了諸如閂鎖和二次擊穿等問(wèn)題的早期問(wèn)題。它們?yōu)樵O(shè)計(jì)工程師在諸如家用電器，車(chē)輛和鎮(zhèn)流器等應(yīng)用中提供了可行的電源開(kāi)關(guān)選項(xiàng)。

IGBT技術(shù)將功率MOSFET的高速開(kāi)關(guān)性能與雙極晶體管的高電壓/大電流處理能力結(jié)合在一起。通常，IGBT等效電路是MOSFET晶體管和雙極晶體管的組合。

與其他類(lèi)型的晶體管相比，使用IGBT的主要優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)較快的開(kāi)關(guān)速度，較低的驅(qū)動(dòng)功率以及歸因于輸入MOS柵極結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)電路。由于電導(dǎo)率調(diào)制，它還具有非常低的導(dǎo)通狀態(tài)電壓降，并具有出色的導(dǎo)通狀態(tài)電流密度。例如，在使用變頻驅(qū)動(dòng)器（VFD）的情況下，IGBT會(huì)快速開(kāi)關(guān)電流，以至于較少的電壓會(huì)流到電動(dòng)機(jī)，從而有助于創(chuàng)建脈寬調(diào)制（PWM）波來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的速度。

IGBT技術(shù)可用于多種電壓等級(jí)，額定電流和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（例如半橋，全橋）。它們可以用于廣泛的應(yīng)用中，并且對(duì)于中速和高壓應(yīng)用是一個(gè)特別好的選擇。最小化電源系統(tǒng)尺寸和重量的日益增長(zhǎng)的需求正在增加使用IGBT技術(shù)（拓?fù)洌牧系龋┳钚录夹g(shù)的IGBT模塊的設(shè)計(jì)，此外，還使用功率半導(dǎo)體封裝的最新技術(shù)。

工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)（例如泵，風(fēng)扇等）的效率，速度，位置和扭矩的一個(gè)不錯(cuò)的選擇是使用半導(dǎo)體器件（例如IGBT），這些器件可以幫助以最少的切換時(shí)間或以最小的切換時(shí)間將電流切換到電動(dòng)機(jī)。傳導(dǎo)周期損耗。

電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的挑戰(zhàn)之一是由于電動(dòng)機(jī)絕緣系統(tǒng)的固有局限性而限制了開(kāi)關(guān)速度。大多數(shù)電動(dòng)機(jī)制造商通常建議在最壞情況下，對(duì)于400 V電動(dòng)機(jī)，不超過(guò)dv / dt限制，大約不超過(guò)5 kV /μs，以避免電壓尖峰和上升時(shí)間，這可能導(dǎo)致電弧放電并最終導(dǎo)致線圈絕緣故障。

再生能源

太陽(yáng)能和風(fēng)能應(yīng)用使用大功率半導(dǎo)體器件來(lái)優(yōu)化發(fā)電和網(wǎng)絡(luò)連接。在大規(guī)模可再生項(xiàng)目中使用高功率電平時(shí)，IGBT是一個(gè)極好的選擇。

在太陽(yáng)能逆變器應(yīng)用中，逆變器將直流電壓從太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換為交流電壓。后者可用于使用單相交流正弦電壓波形，其頻率和電壓取決于逆變器的設(shè)計(jì)，從而為交流負(fù)載（例如照明，家用電器，電動(dòng)工具等）供電。有許多IGBT選項(xiàng)可以幫助滿足這些要求

汽車(chē)行業(yè)

電動(dòng)車(chē)輛（EV）和混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛（HEV）包括行駛電動(dòng)機(jī)，該行駛電動(dòng)機(jī)通過(guò)使用電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來(lái)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)在高壓電池中的直流（DC）電力來(lái)驅(qū)動(dòng)。IGBT模塊主要用于此類(lèi)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，并且由于必須在有限的空間內(nèi)安裝許多功率組件（例如，高壓電池，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)等），因此它們必須緊湊。

帶有雙面冷卻板的IGBT模塊是集成功率單元（IPU）的一部分，用于集成功率模塊（IPM）。與傳統(tǒng)的單面冷卻模塊方法相比，具有薄而輕的冷卻板的雙面冷卻結(jié)構(gòu)將功率密度提高了30％以上。

根據(jù)Mordor Intelligence的數(shù)據(jù)，2017年IGBT市場(chǎng)價(jià)值為45億美元，預(yù)計(jì)到2023年將達(dá)到78億美元，在預(yù)測(cè)期間（2018年至2023年），復(fù)合年增長(zhǎng)率為9.62％。功率半導(dǎo)體器件（例如IGBT）不僅在可再生能源企業(yè)的發(fā)展中起著重要作用，而且在電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)的技術(shù)開(kāi)發(fā)中也起著重要作用。

設(shè)計(jì)IGBT產(chǎn)品的主要參與者-英飛凌科技，富士電氣有限公司，羅姆有限公司，賽米控國(guó)際有限公司，達(dá)因克斯半導(dǎo)體，ABB有限公司-看到了不同市場(chǎng)的潛在機(jī)會(huì)，因此期望未來(lái)會(huì)有更多的IGBT創(chuàng)新。

審核編輯黃昊宇