IGBT是绝缘栅双极晶体管的缩写，是双极结型晶体管（BJT）和金属氧化物场效应晶体管（MOS-FET）的组合。它是用于开关相关应用的半导体器件。
由于IGBT是MOSFET和晶体管的组合，因此具有晶体管和MOSFET的优点。MOSFET具有高开关速度和高阻抗的优点，另一方面BJT具有高增益和低饱和电压的优点，这两种特性都存在于IGBT晶体管中。IGBT是一种压控半导体，可在栅极电流几乎为零的情况下实现大的集电极发射极电流。
如上所述，IGBT具有MOSFET和BJT的优点，IGBT具有与典型MOSFET相同的绝缘栅，并具有相同的输出传输特性。尽管BJT是电流控制器件，但对于IGBT，控制取决于MOSFET，因此它是电压控制器件，等效于标准MOSFET。
IGBT等效电路和符号
在上图中，显示了IGBT的等效电路。这与达林顿晶体管中使用的电路结构相同，其中两个晶体管的连接方式完全相同。如上图所示，IGBT结合了两个器件，即N沟道MOSFET和PNP晶体管。 N沟道MOSFET驱动PNP晶体管。标准BJT的引脚排列包括集电极，发射极，基极，而标准MOSFET引脚排列包括栅极，漏极和源极。但是，对于IGBT晶体管Pins而言，是栅极，它来自N沟道MOSFET，而集电极和发射极则来自PNP晶体管。
在PNP晶体管中，集电极和发射极是导通路径，当IGBT导通时，它导通并通过它传递电流。该路径由N沟道MOSFET控制。
对于BJT，我们将计算出的增益称为Beta（
在上图中，显示了IGBT的符号。如我们所见，该符号包括晶体管的集电极发射极部分和MOSFET的栅极部分。三个端子显示为栅极，集电极和发射极。
当处于传导或“开”模式时，电流从集电极流向发射极。BJT晶体管也会发生同样的情况。但是，对于IGBT，有栅极而不是基极。栅极到发射极之间的电压差称为Vge，集电极到发射极之间的电压差称为Vce。
的发射极电流（Ie）是几乎相同的集电极电流（Ic） ，IE = Ic的。由于集电极和发射极中的电流相对相同，因此Vce非常低。
在此处了解有关BJT和MOSFET的更多信息。
IGBT的应用：
IGBT主要用于电源相关应用。标准功率BJT具有非常慢的响应特性，而MOSFET适合于快速开关应用，但是MOSFET是需要较高额定电流的昂贵选择。IGBT适合替代功率BJT和功率MOSFET。
此外，与BJT相比，IGBT的“导通”电阻更低，由于这种特性，IGBT在大功率相关应用中具有热效率。
IGBT在电子领域的应用非常广泛。由于导通电阻低，额定电流高，开关速度快，零栅极驱动， IGBT用于高功率电机控制，逆变器，具有高频转换区域的开关模式电源。
在上图中，显示了使用IGBT的基本开关应用。所述RL，是跨IGBT的发射极连接到地的电阻性负载。负载两端的电压差表示为VRL。负载也可以是感性的。在右侧显示了一个不同的电路。负载跨接在集电极之间，电流保护电阻跨接在发射极之间。在这两种情况下，电流都会从集电极流向发射极。
如果是BJT，我们需要在BJT的基座上提供恒定电流。但是，对于IGBT，与MOSFET一样，我们需要在栅极两端提供恒定电压，并且将饱和保持在恒定状态。
在左边的情况下，电压差VIN是输入（栅极）与地/ VSS的电势差，它控制从集电极流向发射极的输出电流。在整个负载上，VCC与GND之间的电压差几乎相同。
在右侧电路中，流经负载的电流取决于电压除以RS值。
I RL2 = V IN / R S
该绝缘栅双极晶体管（IGBT）能够被切换“ ON ”和“ OFF通过激活”的栅极。如果我们通过在栅极上施加电压使栅极更正，则IGBT的发射极将IGBT保持在“ ON ”状态，如果我们使栅极为负或零推动，则IGBT将保持在“ OFF ”状态。就像BJT和MOSFET开关一样。
IGBT IV曲线和传输特性
在上图中，根据不同的栅极电压或Vge显示了IV特性。的X轴表示集电极发射极电压Vce的或和Y轴表示的集电极电流。在截止状态下，流过集电极和栅极电压的电流为零。当我们改变Vge或栅极电压时，器件进入有源区。栅极上稳定且连续的电压可提供连续且稳定的电流流过集电极。Vge的增加正比于集电极电流Vge3> Vge2> Vge3的增加。 BV是IGBT的击穿电压。
该曲线与BJT的IV传输曲线几乎相同，但此处显示了Vge，因为IGBT是电压控制器件。
在上图中，显示了IGBT的传输特性。它与PMOSFET几乎相同。在Vge大于阈值之后，根据IGBT规格，IGBT将进入“ ON ”状态。
这里是一个比较表，这将给我们介绍的区别公平图片IGBT与功率BJT的和功率MOSFET。
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设备特征 |
IGBT |
功率MOSFET |
Power BJT |
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额定电压 |
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目前评级 |
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输入设备 |
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输入阻抗 |
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输出阻抗 |
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切换速度 |
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成本 |
在下一个视频中，我们将看到IGBT晶体管的 开关电路。