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装修2023-07-05 17:52:25
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），即绝缘栅双极晶体管，是一种功率半导体器件。它于1983年由B.J.朗琴伯格、C.尼德哈格和G.W.戴特梅尔等人首次提出，并在1986年得到商业化。IGBT结合了普通双极晶体管的优点（低压控制能力）和场效应晶体管（高速开关特性、高输入阻抗）的优势，因此其功率开关特性更强。以下是一个比较全面的解答。
结构：IGBT的主要元件结构由N型共尺寸加强栅栅极、在PN结上安放的PNP双极晶体管及两个一对串联的阱极内的MOS栅栅极组成。
工作原理：在IGBT中，栅极控制了PNP双极晶体管的发射层，从而控制整体的电流流动。当栅极上的电压高于临界电压（一般为0.6-1.5V），栅极-发射结结疏散，使电流无法从集电极流过，因此器件处于关断状态。当栅极电压低于临界电压，栅结闭合，开启PNP晶体管，使电流可以流过，器件处于导通状态。
特点：
1. 高压能力：IGBT可以承受几百伏甚至千伏的高电压，适用于高压应用，如电力电子领域。
2. 低导通压降：相比其他功率半导体器件，IGBT具有较低的导通压降，能够降低能量损耗。
3. 高开关速度：IGBT的开关速度相对较高，能够实现快速开关，提高功率转换效率。
4. 大电流控制能力：IGBT能够承受较大的电流，适用于大功率应用。
5. 可靠性：IGBT具有较高的可靠性，长寿命，能够在苛刻的工作环境下稳定工作。
6. 可驱动性：由于采用了MOS结构，IGBT的输入阻抗较低，容易驱动。
应用：
1. 变频器：IGBT广泛应用于交流电驱动系统中，如变频空调、风力发电机组等。
2. 电力电子领域：IGBT能够实现高压、大电流的开关操作，因此在电力电子设备中得到广泛应用，如高压直流输电、变电站等。
3. 汽车电子：IGBT用于汽车发动机控制系统、电动车辆驱动系统等。
4. 电源及逆变器：IGBT常用于电源和逆变器，提供稳定的电能转换。
总结：IGBT作为一种功率半导体器件，在电力电子和控制系统中占据重要地位。它具有高压能力、低导通压降、高开关速度、大电流控制能力、可靠性和可驱动性等特点，被广泛应用于变频器、电力电子设备、汽车电子和电源及逆变器等领域，推动了现代电子技术的发展。
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