igbt到底是个什么半导体器件 igbt到底是个什么半导体器件

igbt是一种新型的半导体器件，自从问世以来在自动控制领域，诸如各类变频器、自动化设备、航天科技领域、电动汽车、高铁、煤矿电力、逆变器、电焊机、电影放映机以及大型医疗设备等都使用这个器件。

在家电行业从高档自动电饭煲、电磁炉、变频空调机、调温养生壶、高档调温电磁锅等等都离不开igbt这个半导体器件。

igbt究竟是个什么神奇的半导体器件，竟然能够在这么多的领域得到广泛的应用？

igbt

把交流电变成直流电，这个过程称为:整流。整流技术早在八十年代已经基本成熟。把直流电变成交流电，这一过程称为:逆变。

早在八十年代逆变技术依靠的是可控硅，俗称的晶闸管。其原理是将一直流电源加在可控硅的阳极和阴极上，通过另一个触发电路加在可控硅的控制集上，通过调整可控硅控制极上的导通时间，来决定直流电的通断，从而实现把直流电变成交流电的逆变。

另一个方案是将直流电加在晶体三极管上，俗称开关管。将直流电压加在开关管的集电极和发射极上，通过调节基极上的电位，来控制开关管的导通与关闭，从而实现把直流变成交流的逆变过程。

无论是可控硅技术还是开关管通断，都由于这些器件存在着自身电阻大即饱和压降大等特点，因为饱和压降是指在接通电路时自身会产生很大的电压降，随之带来的是产生大量的热，同时也因为开关三极管的输入电阻小，需要很大的激励和推动电流，所以无论是可控硅还是开关三极管，对前一级电路有着很高的要求。由于半导体材料自身的特性，即输入电阻小，饱和压降大的缺陷，使得在大功率输出方面限制了其应用范围。所以在很长的一段时间内，电流的逆变技术没有取得大的突破。

在八十年代后期，一只新型半导体器件横空出世，一举解决了前面出现的这些问题，这只半导体器件具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点，克服了先前半导体的缺陷，这个半导体器件就是igbt。

igbt

实质上igbt可以理解为是一个复合三极管，前端是一个场效应绝缘栅三极管即mos管，在mos后端接入一个PNP半导体管。MOS三极管具有输入阻抗大，PNP管具有输出电阻、饱和压降小的特点，这两个特点对半导体器件来讲至关重要，组合后的等效电路如下图所示。

IGBT等效电路

在jpdgd的控制栅极G上施加一个很微弱的电位，就可以控制其导通和关闭。末端是由一个pnp型三极管，该管具有饱和压降小，即自身电阻小，产生的热量也很少。由于这个复合三极管的特殊优势，解决了先前半导体器件不能解决的 问题，所以一问世便得到了广泛的关注，迅速在各个自动化领域得到应用，人们把这个复合三极管命名为:igbt。

也有人把igbt称为模块，这个模块在工业自动化领域，医学领域、变频技术领域、逆变技术领域都得到广泛地使用。在家用电器领域更是无处不在。家用电磁炉的末端输出是这个模块，养生壶的输出端，自动电饭煲的输出端也是使用这个模块等等。

可以说，igbt半导体器件的诞生，是半导体器件领域的的一次革命！

上面这张图是igbt的典型应用电路，是属于核心技术的电路。无论是高科技领域，自动化领域，乃至家用电器应用电路，都是在这张基本技术电路图上派生出来的。

其技术原理是：输入220伏交流电，经过整流滤波得到310伏的直流电压，也同时得到5v、12V的直流电压，两种直流低电压分别送给相应的半导体芯片，一组芯片产生矩形脉冲方波，一组芯片产生系统检测用的用来控制方波产生的频率和矩形脉冲的占空比。两组芯片完成了对直流电变成交流电的逆变，将这一交流信号送到igbt的控制栅极G,在输出极就可以得到一个高压大电流的交流输出。具有一定功率的交流输出是一个大功率的电流逆变，根据实际需要，可以将这组逆变交流功率输出进行二次整流，这样就可以得到一个可以随意调节的直流电压，用来控制各种设备。

igbt的广泛应用无疑是一次半导体器件领域的一次巨大变革，推动了变流技术的发展，但是也应当看到，今天各种家用电器、自动化设备、变频器、逆变器上使用的器件igbt，大都是国外生产的，其中日本生产的居多。国内生产的igbt由于质量上略有差异，生产厂家大都不愿意使用。当前市场上的igbt过去每只大约在6元人民币左右，现在已经涨到14元一只了，这个器件的制造核心技术仍然掌握在外国人手里，我们虽然也能生产，但是由于工艺等问题质量水平和国外还存在差距。