1、IGBT在電力電子器件中的地位及應用摘要：本文介紹了IGBT在電力電子技術領域的地位和作用，分析了國內IGBT的發展現狀，預測了IGBT的發展方向。關鍵字：功率半導體器件混合型器件IGBT引言20世紀80年代以來，微電子技術與電力電子技術在各自發展的基礎上相結合而產生了一代高頻化、全控型的電力集成器件，帶來了電力電子技術的新時代，實現了由傳統的電力電子技術向現代電力電子技術的轉變。1現代電力電子器件現代電力電子器件是指全控型的電力半導體器件，分為三大類1:雙極型器件、單極型器件和混合型器件。1.1雙極型器件，是指在器件內部電子和空穴兩種載流子都參與導電過程的半導體器件。這類器件具有通態壓降低、

2、阻斷電壓高和電流容量大的特點。適合中大容量的變流裝置。其中，我們常見的交流裝備有：門極關斷（GTO）晶閘管、電力晶體管（GTR）、靜電感應晶閘管（SITH）。1.2單極型器件，是指器件內只有一種載流子（多數載流子）參與導電過程的半導體器件。具有代表性的產品有電力場控晶體管（電力MOSFET）和靜電感應晶體管（SIT）。單極型器件開關的時間較短，一般多在幾十納秒以下，這是因為大部分的載流子導電，無少子存儲效應。1.3混合型器件，是指雙極型器件與單極型器件的集成混合。其主導器件為GTR、GTO晶閘管和SCR,將MOSFET用來做控制器件混合集成之后產生的器件。這種器件不僅具有GTR、GTO晶閘管和

3、SCR等雙極型器件電流密度高、導通壓降低的優點，又具備MOSFET等單極型器件輸入阻抗高、響應速度快的優點。因此，人們開始高度重視這種新型混合器件。IGBT被人們公認為最有發展潛力的復合器件之一。2絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）2.1IGBT的地位及作用IGBT（InsulatedGateBipolarTransisto），中文我們稱之為絕緣柵雙極晶體管”，是一種復合全控型電壓驅動式功率半導體器件。它是電力電子技術的核心技術，且是電機控制和功率變換器的首選器件。廣泛用于軌道交通、航空航天等戰略性行業，具有咼頻率、咼電壓、大電流，易于開關等優良性能，被業界譽為功率變流裝置的CPI”它是電力電子領

4、域非常理想的開關器件，其頻率特性介于MOSFET和功率晶體管之間，可正常工作在幾十Hz的頻率范圍內,故在較高頻率的大、中頻率應用中占主要地位【2】。2.2IGBT的工作原理IGBT和電力MOSFET有很大的淵源，可以說IGBT是根據電力MOSFET的原理發展出來的，在結構上面，兩者有很大的相似之處。但是，IGBT具有很強的電流控制能力。原因歸結于兩者間結果的不同之處，即：IGBT多一個P層發射級。在IGBT導通時，這個p層發射級可由P+注入區向N基區發射載流子（空穴），以調制漂移區的電導率。IGBT的開通和關斷是由門極電壓來控制的。門極是以正向柵極電壓時，MOSFET內形成溝道并未PNP晶體管

5、提供基極電流，從而使IGBT導通。在門極施以負電壓時，MOSFET內的溝道消失，PNP晶體管的基極電流被切斷，IGBT關斷。IGBT的應用領域IGBT作為電機控制和功率半導體器件首選器件，在軌道交通、航空航天、船舶驅動、新能源電動汽車、風力發電、太陽能發電、高壓變頻、工業傳動及電力傳輸等多個重要行業和領域廣泛運用。目前，在軌道交通高速動車組、大功率電力機車、城軌車輛幾乎普遍采用IGBT;在節能環保領域，IGBT成為節能設備最核心的部件；在電力傳輸領域，IGBT在柔性輸電等技術中發揮越來越大的作用。同時，大功率IGBT也是諧波治理中最理想的開關器件。因此，IGBT具有良好的市場前景。在未來很長一

6、段時間內，為適應全球降低C02排放的戰略需要，IGBT將更加廣泛地應用于可再生能源發電、智能配電與控制、分布式發電、電力牽引等領域，成為節能技術和低碳經濟的主要支撐。3 IGBT的發展現狀IGBT是電力電子時代的新寵。它是一種很優秀的電力電子器件，已逐漸替代了晶閘管，成為電力電子技術平臺性的器件。雖然國外的IGBT產業取得了很大進展，但令人嘆惋的是，我們國家目前并未形成自己的IGBT產業，目前我們使用的IGBT管子全部是進口購買的。我國只能進口國外IGBT芯片，自己進行少量封裝。因此對于我們這樣一個擁有13億人口的大國，像IGBT這樣的基礎元件及其相關技術，必須擁有自己的IGBT產業。隨著國家對電力電子技術發展的重視，相信很快就會用上自己生產出的IGBT。4 IGBT的發展方向IGBT的發展趨勢有兩個方向：超大功率模塊和超快速IGBT。其中，超大功率模塊IGBT有望取代GTO，并將其在電力系統、高壓直流輸電、機車牽引等方面擴寬應用領域。超快速IGBT則將在高頻開關電源等方面擴大其應