IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點,驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。
在IGBT得到大力發(fā)展之前,功率場效應管MOSFET被用于需要快速開關的中低壓場合,晶閘管、GTO被用于中高壓領域。MOSFET雖然有開關速度快、輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好、驅動電路簡單的優(yōu)點;但是,在200V或更高電壓的場合,MOSFET的導通電阻隨著擊穿電壓的增加會迅速增加,使得其功耗大幅增加,存在著不能得到高耐壓、大容量元件等缺陷。雙極晶體管具有優(yōu)異的低正向導通壓降特性,雖然可以得到高耐壓、大容量的元件,但是它要求的驅動電流大,控制電路非常復雜,而且交換速度不夠快。
IGBT正是作為順應這種要求而開發(fā)的,它是由MOSFET(輸入級)和PNP晶體管(輸出級)復合而成的一種器件,既有MOSFET器件驅動功率小和開關速度快的特點(控制和響應),又有雙極型器件飽和壓降低而容量大的特點(功率級較為耐用),頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間,可正常工作于幾十KHz頻率范圍內。基于這些優(yōu)異的特性,IGBT一直廣泛使用在超過300V電壓的應用中,模塊化的IGBT可以滿足更高的電流傳導要求,其應用領域不斷提高,今后將有更大的發(fā)展。