IGBT,即隔离栅极双向可控晶闸管。它是一种高压、大电流的功率半导体器件,具有高效、低损耗、高电压、高可靠性等优点。IGBT的结构是由P型掺杂的基区夹在N型掺杂的漂移区和N型掺杂的电源区之间。同时在基区上还通过金属敷覆了一个PNPN结构的漏楼,形成了双极型晶体管的结构,而控制部分则是由一个独立的栅极引出,实现了对IGBT的控制。
IGBT与同类的功率半导体器件相比,例如MOSFET、IGCT、GTO等,最大的优势在于耐压能力明显强于其他器件,同时也具有较低的导通压降、较高的开关速度等优点。IGBT还具有高度的集成度,能够进行模块化设计制造,方便进一步的集成。
IGBT的应用领域非常广泛,例如交流电机控制、UPS电源、电磁炉、太阳能和风能发电系统、变频空调等。IGBT也广泛用于工业、交通、军事、医疗等领域,应用范围十分广泛。
另外,IGBT还可以用于自由极性变换器(NPC)拓扑,其中IGBT与驱动电路在能量过渡区之间的电容形成一个双效电容降低了开关芯片的动态电压应力,降低了开关器件的开关损耗,这种NPC拓扑的功率密度相对较高,能够有效提升系统的效率,但相应地需要更高的技术水平。
IGBT的优点包括高电压、低损耗、高效率、高可靠性以及集成度高等。但同时也存在一些缺点,例如尤其在高温、高电流情况下,器件的热失控和热冲击问题较为突出。同时,由于IGBT的开关速度相比于MOSFET等器件相对较慢,这种缓慢的操作也会出现过热的问题。此外,IGBT还存在与硅掺杂相关的一些问题,例如欧姆降低、以及其他微电子结构问题,这些问题都需要持续的研发和优化解决。