IGBT（Insulated Gate BipolarTransistor）是绝缘栅双极型晶体管的简称，是一种集功率型场效应管和电力晶体管的优点于一身的新型复合器件，同时具有MOSFET管的高速开关及电压驱动特性，以及双极晶体管的低饱和电压特性，既有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，又有耐压高、输出电流大的优点，现已广泛地用于电磁炉、功放机、空调、平板彩电等家电中，以及电机驱动、逆变、变频等电力系统中。

    一、IGBT的基本结构
    IGBT本质是一只场效应晶体管，在结构上类似于MOSFET管，其不同点在于IGBT是在N沟道功率型MOSFET管的N＋基极（漏极）上增加了一个P＋基极（IGBT的集电极），形成PN结，如图1所示。从内部结构看，可以将IGBT等效为一只以N沟道MOSFET型管为输入极，以两只三极管组成的达林顿管为输出极的复合器件，如图2所示。按照引出线位置及电流方向，IGBT的三极命名分别为G（栅极或门极）、c（集电极）、e（发射极）。



    IGBT是一种以达林顿管为主导件、MOSFET管为驱动件的一种电压型控制器件，它所需要的驱动电流跟驱动功率都非常小，其导通和关断是由G、e极之间的电压（常称栅极电压）来控制的。当给栅极加上一定的正电压时，MOSFET管内形成沟道，为PNP三极管提供基极电流通路，则PNP三极管导通，即IGBT导通。当给栅极上加负电压时，MOSFET管内的沟道消失，PNP三极管的基极电流通路被切断，则IGBT关断。

    二、IGBT的工作特性
    IGBT和普通三极管一样，可工作在线性放大区、饱和区和截止区。在实际应用中，IGBT主要是作为开关器件。因此，需特别关注其饱和导通和截止这两个状态，要求其导通上升沿和关断下降沿应尽可能陡峭，尤其是用在高频电路中时，因为这样才能有效地降低IGBT的开关损耗。
    1．静态特性
    IGBT的伏安特性是以栅射极电压UGe为参变量，集电极电流ic和集射极电压Uce之间的关系曲线，如图3所示，分为饱和区、放大区和击穿区三部分。

    在正向导通的大部分区域内，ic与Uce呈线性关系，此时IGBT工作于放大区内。在伏安特性明显弯曲部分，ic与Uce呈非线性关系，此时IGBT工作于饱和区。在实际电路中，IGBT多工作在饱和或关断状态。若IGBT工作于放大状态，则IGBT的损耗将会大幅上升。
    IGBT的转移特性是指集电极电流Ic与栅射电压UGe之间的关系曲线，如图4所示，它与MOSFET的转移特性相同，当栅极电压小于开启电压UGe （th）时，IGBT处于关断状态；当UGe >UGe （th）时，IGBT导通，在IGBT导通后的较大ic电流范围内，ic与UGe呈线性关系。

    2．动态特性
    由于IGBT的G、e极和G、c极间存在着分布电容Cge和Cgc，且e极外围电路中存在分布电感Le，如图5所示，所以IGBT的导通与关断均需要一定时间，即存在导通时间ton与关断时间toff。

    当给IGBT的G极加上高电平时，电压给Rg及Cge充电，IGBT的G极电压有一个上升过程。当G极电压达到UGe（th）时，才会产生集电极电流ic。随着ic的上升，Le上的感应电压也随之增大，UGe也会有所上升，这样就减缓了ic的增长。同样，当栅极驱动电压开始下降时，IGBT立即进入线性工作区，Uce开始上升，此时由于Cgc的充电作用，使得IGBT的UGe及ic并不能立即降为0，而是过一段时间后才降为0，关断结束。
    IGBT的波形如图6所示。导通时，驱动电压UGe的前沿从幅值的10％升至其90％所用时间称为导通延时时间td，集电极电流lc从。上升到其幅值（1cm）的90％所用时间为tr，则导通时间ton =td +tr。同样，在截止时，UGe与ic均有一个下降过程，其对应的时间为ts和tf，则toff=ts+tf。

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