全控型器件的绝缘栅双极晶体管（IGBT）
IGBT，绝缘栅双极型晶体管，是由双极型三极管和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。IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点；当前市场上销售的多为此类模块化产品，一般所说的IGBT也指IGBT模块；随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来越多见。IGBT是能源变换与传输的核心器ӏp>
■IGBT的结构和工作原理
◆IGBT的结构
☞是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。
☞由N沟道VDMOSFET与双极型晶体管组合而成的IGBT，比VDMOSFET多一层P+注入区，实现对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流能力。
☞简化等效电路表明，IGBT是用GTR与MOSFET组成的达林顿结构，相当于一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。
图2-23 IGBT的结构、
简化等效电路和电气图
形符号a) 内部结构断
面示意图
b) 简化等效电路
c) 电气图形符号
RN 为晶体管基区内的调制电阻。
◆IGBT的工作原理
☞IGBT的驱动原理与电力MOSFET基本相同，是一种场
控器件。
☞其开通和关断是由栅极和发射极间的电压UGE决定的。
√当UGE为正且大于开启电压UGE(th)
时，MOSFET内形成 沟道，并为晶体管提供基极电流进而使IGBT导通。
√当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号时，
MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，使 得IGBT关断。
☞电导调制效应使得电阻RN减小，这样高耐压的IGBT也
具有很小的通态压降。
■IGBT的基本特性
◆静态特性
转移特性描述的是集电极电流IC与栅射电压UGE之间的关系。
开启电压UGE(th)是IGBT能实现电导调制而导通的最低栅射电压，随温度升高而略有下降。
IGBT的转移特性和输出特性
a) 转移特性
◆IGBT的特性和参数特点可以总结如下：
☞开关速度高，开关损耗小。
☞在相同电压和电流定额的情况下，IGBT的安
全工作区比GTR大，而且具有耐脉冲电流冲击的
能力。
☞通态压降比VDMOSFET低，特别是在电流较
大的区域。
☞输入阻抗高，其输入特性与电力MOSFET类
似。
☞与电力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐压和
通流能力还可以进一步提高，同时保持开关频率高
的特点。
