IGBT是电力电子学中相对较新的器件，在IGBT出现之前，功率场效应管功率BJT在电力电子应用中是常用的。这两种装置都有一些优点，同时也有一些缺点。一方面，我们的开关性能差，输入阻抗低，二次击穿和电流控制功率BJT，另一方面，我们有优良的传导特性。同样，我们有优秀的开关特性，高输入阻抗，电压控制pmosfet，它也有不好的传导特性和问题寄生二极管在更高的额定。虽然pmosfet的单极性质导致低开关时间，它也导致高的ON-state电阻随着额定电压的增加。
因此，需要这样一种器件，它同时具有pmosfet和Power BJT的优点，这是IGBT在20世纪80年代早期被引入的时候，由于其优越的特性，在电力电子工程师中非常受欢迎。IGBT具有像PMOSFET一样的输入特性和像Power BJT一样的输出特性，因此它的符号也是两个父器件符号的融合。IGBT的三个端子分别是栅极、集电极和发射极。下图是IGBT的符号。
IGBT还有很多其他的名字，比如-金属氧化物绝缘栅晶体管(MOSIGT)，增益调制场效应晶体管(GEMFET)，传导调制场效应晶体管(COMFET)，绝缘栅晶体管(IGT)。
IGBT的结构
的IGBT的结构与PMOSFET非常相似，除了一层称为注入层的p+与n+在PMOSFET衬底。该注入层是IGBT优异性能的关键。其他层被称为漂移和身体区域。这两个结标记为J1和J2．下图是n通道IGBT的结构。
仔细观察结构，我们就会发现存在一个n沟道MOSFET和两个bjt - Q1和问2如图所示。问1是p+n- - - - - -p BJT和Q2是n- - - - - -pn+是机器。Rd电阻是由漂移区域和R提供的吗b是p体区域提供的阻力。我们可以观察到Q的收集器1等于Q的底2和Q的收集器2等于Q的底1．因此我们可以得到IGBT的等效电路模型如下图所示。
这两个晶体管背靠背连接形成寄生连接晶闸管如上图所示。
当集电极相对于发射极处于正电位，栅极也处于足够的正电位(>v)时，n通道IGBT就会打开得到)关于发出。这种情况导致刚好在栅极下方形成反转层，导致沟道形成，电流开始从集电极流向发射极。
集电极电流Ic在IGBT中由两部分组成- Ie和我h．我e是当前的由于注入的电子从集电极流过注入层、漂移层，最终形成通道。我h空穴电流是否通过Q从集电极流向发射极1和身体阻力Rb．因此
虽然我h几乎可以忽略，因此Ic≈我e．
在IGBT中观察到一种特殊的现象，称为IGBT闭锁。当集电极电流超过某一阈值(ICE）.在这种情况下，寄生晶闸管被锁存，栅极终端失去对集电极电流的控制，即使栅极电位降低到V以下，IGBT也不能关闭得到．对于IGBT的关断，我们需要典型的换流电路，如晶闸管强制换流的情况。如果不尽快关闭设备，可能会损坏设备。
IGBT的特点
IGBT的静态I-V特性
下图显示了n通道IGBT的静态i-v特性以及标有参数的电路图。
这个图与a的图相似以下是除了对一个图保持恒定的参数是V通用电气因为IGBT是电压控制的器件，而BJT是电流控制的器件。当设备处于OFF模式时(VCE是正的，V通用电气< V得到)反向电压被J2当它是反向偏置，即VCE是负的,J1阻碍了电压．
IGBT的传输特性
下图是IGBT的传输特性，与PMOSFET完全相同。只有V后，IGBT才处于on状态通用电气是否大于阈值V得到．
IGBT的开关特性
下图显示了典型的开关IGBT的特点．
接通时间t在通常由两个分量组成，延时时间(tdn)和上升时间(tr）.延迟时间定义为集电极电流从泄漏电流I上升的时间CE0.1我C(最终集电极电流)和集电极-发射极电压从VCE0.9 vCE．上升时间定义为集电极电流从0.1 I上升的时间C都给我C集电极-发射极电压从0.9V下降CE0.1 VCE．
关断时间t从由三个分量组成，延时时间(tdf)、初始下落时间(tf1)和最终降落时间(tf2）.延时时间定义为集电极电流从I降下来的时间C0.9我C和VCE开始上升。初始下降时间是集电极电流从0.9 I下降的时间C0.2我C集电极-发射极电压上升到0.1 VCE．最终下降时间定义为集电极电流从0.2 I下降的时间C0.1我C和0.1 vCE等于最终值VCE．
IGBT的优缺点
优点:-
IGBT的优点在下面显示
- 下浇口驱动要求
- 低开关损耗
- 小型缓冲电路要求
- 高输入阻抗
- 电压控制装置
- ON状态电阻的温度系数为正且小于PMOSFET，因此ON状态较小电压降和功率损耗。
- 由于双极性质而增强的传导
- 更好的安全操作区域
缺点:-
IGBT的缺点在下面显示
- 成本
- Latching-up问题
- 与PMOSFET相比，高关断时间
