IGBT的基本結構

IGBT由四層半導體結構（P-N-P-N）構成，內部包含三個區域：

集電極（C，Collector）：連接P型半導體層，通常接電源正極。

發射極（E，Emitter）：連接N型半導體層，通常接電源負極或負載。

柵極（G，Gate）：通過絕緣層（二氧化硅）與中間的N型漂移區隔離，用于接收控制信號。

內部等效電路：可看作由MOSFET和GTR組合而成的復合器件，其中MOSFET驅動GTR工作，結構如下：

MOSFET部分：柵極電壓控制其導通/關斷，進而控制GTR的基極電流。

GTR部分：在MOSFET導通后，負責處理大電流。 斯達半導和士蘭微是國內IGBT行業的領銜企業。青浦區igbt模塊PIM功率集成模塊

高效電能轉換：IGBT 模塊能夠實現直流到交流（逆變）、交流到直流（整流）以及交直流電壓變換等功能，且在轉換過程中具有較高的效率。例如在新能源汽車的充電樁中，它可將電網的交流電轉換為適合給汽車電池充電的直流電，同時在車載逆變器中，又能將電池的直流電轉換為交流電，為車內的空調、音響等交流設備供電。

精確電力控制：IGBT 模塊可以通過控制其柵極電壓來精確地控制其導通和關斷，從而實現對電路中電流、電壓的精確控制。在電機驅動系統中，通過調節 IGBT 模塊的導通時間和頻率，可以精確控制電機的轉速和扭矩，使電機能夠根據實際需求高效運行，廣泛應用于工業自動化中的電機調速、機器人控制等領域。 深圳標準一單元igbt模塊扶持政策推動IGBT及相關配套產業的技術創新和市場拓展。

適應高比例可再生能源并網：

優勢：通過快速無功調節和頻率支撐能力，提升電網對光伏、風電的消納能力。

應用案例：在某省級電網中，配置 IGBT-based SVG 后，風電棄電率從 15% 降至 5% 以下，年增發電量超 1 億度。

助力電網數字化轉型：

優勢：支持與數字信號處理器（DSP）、現場可編程門陣列（FPGA）結合，實現智能化控制（如預測性維護、健康狀態監測）。

技術趨勢：智能 IGBT（i-IGBT）集成溫度傳感器、故障診斷電路，通過總線接口（如 SPI）與電網控制系統通信，提前預警模塊老化（如導通壓降監測預測壽命剩余率）。

結合MOSFET和BJT優點：IGBT是一種復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應管）組成，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR（雙極功率晶體管）的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大；MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。

電壓型控制：輸入阻抗大，驅動功率小，控制電路簡單，開關損耗小，通斷速度快，工作頻率高，元件容量大。

IGBT模塊通過非通即斷的半導體特性實現電流的快速開斷。

IGBT模塊主要由IGBT芯片、覆銅陶瓷基板（DBC基板）、鍵合線、散熱基板、二極管芯片、外殼、焊料層等部分構成：IGBT芯片：是IGBT模塊的重要部件，位于模塊內部的中心位置，起到變頻、逆變、變壓、功率放大、功率控制等關鍵作用，決定了IGBT模塊的基本性能和功能。其通常由不同摻雜的P型或N型半導體組合而成的四層半導體器件構成，柵極和發射極在芯片上方（正面），集電極在下方（背面），芯片厚度較薄，一般為200μm左右。為保證IGBT芯片之間的均流效果，在每個芯片的柵極內部還會集成一個電阻。IGBT模塊市場高度集中，國內企業加速發展促進國產替代。金華電鍍電源igbt模塊

IGBT模塊在UPS系統中保障電源穩定輸出和高效轉換。青浦區igbt模塊PIM功率集成模塊

IGBT 模塊通過 MOSFET 的電壓驅動控制 GTR 的大電流導通，兼具 高輸入阻抗、低導通損耗、耐高壓 的特點，成為工業自動化、新能源、電力電子等領域的重要器件。其主要的工作原理是利用電壓信號高效控制功率傳輸，同時通過結構設計平衡開關速度與損耗，滿足不同場景的需求。

以變頻器驅動電機為例，IGBT的工作流程如下：

整流階段：電網交流電經二極管整流為直流電。

逆變階段：

IGBT模塊通過PWM（脈沖寬度調制）信號高頻開關，將直流電逆變為頻率可調的交流電，驅動電機變速運行。

當IGBT導通時，電流流向電機繞組；

當IGBT關斷時，電機電感的反向電流通過續流二極管回流，維持電流連續。

青浦區igbt模塊PIM功率集成模塊