IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)中文名为隔栅双极晶体管,是一种高性能功率半导体器件。IGBT性能介于普通的晶体管(MOSFET)和双极型晶体管之间,融合了两种器件的优点,是一种高压、大电流、高频、低开关损耗的功率开关器件,广泛应用于交流调速、恒流源、UPS、光伏逆变等领域。
IGBT由三个区域组成:N型区、P型区和N型区。其中,P型区被隔离成NPB结构,N区为漏极区域,中间部分为栅极区域。IGBT正向闭合时,电流从N区进入P区,再到达N区,其中N区起漏极作用,P区起源极作用。
IGBT的主要结构包括:N型区、P型区、栅氧化物、金属栅、漏极金属和保护层。其中栅氧化物是隔绝栅极和N区、P区的关键材料之一。
当IGBT的栅极加正电压时,P区和N区之间的PN结形成耗尽区,阻止漏极的电流。而当栅极断电、或加上负电压时,栅极和漏极之间的PN结变低阻,漏极便可以导通。
与同类的MOSFET相比,IGBT控制电流的能力更强,其缺点也在于控制电压较低。因此,IGBT多被用于高电流、高频率,交流电压下的功率控制应用中。
IGBT的通断速度较慢,因此常用于低频应用,如电力系统和工厂中的交流电驱动电机。同时IGBT还广泛应用于UPS、光伏逆变、数控电机、电力电子制动、高速列车牵引器、家用电器等。其优点在于开关速度慢,电压损耗小、导电能力强等诸多方面。