igbt是什么
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由(Bipolar Junction Transistor,BJT)双极型三极管和绝缘栅型场效应管(Metal Oxide Semiconductor,MOS)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有金氧半场效晶体管的高输入阻抗和电力晶体管(Giant Transistor,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。
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左边所示为一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构, N+区称为源区,附于其上的电极称为源极(即发射极E)。N基极称为漏区。器件的控制区为栅区,附于其上的电极称为栅极(即门极G)。沟道在紧靠栅区边界形成。在C、E两极之间的P型区(包括P+和P-区)(沟道在该区域形成),称为亚沟道区(Subchannel region)。
而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区(Drain injector),它是IGBT特有的功能区,与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管,起发射极的作用,向漏极注入空穴,进行导电调制,以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极(即集电极C)。
IGBT的基础结构是由三个端子(集电极、发射极和栅极)都附有金属层的四层半导体器件。在内部,IGBT结构是一个四层半导体器件,其结构是通过组合PNP和NPN晶体管来实现的,它们构成了PNPN排列。
IGBT的优点包括高输入阻抗和电力晶体管的低导通压降,因此兼有金氧半场效应晶体管(MOSFET)的高输入阻抗和电力晶体管(GTR)的低导通压降的优点。
在新能源汽车上,IGBT起到了关键作用,特别是在电动汽车(EVs)和混合动力汽车(HEVs)中,它们能够控制电动机的速度和扭矩,使车辆能够加速。