什么是IGBT？不可不知的内容

大家都知道，电的发现和应用极大的节省了人类的体力劳动和脑力劳动，使人类的力量长上了翅膀，使人类的信息触角不断延伸．电对人类生活的影响有两方面：能量的获取转化和传输，电子信息技术的基础．襟抱堂网络策划机构认为，电的发现可以说是人类历史的革命。

然而在电力电子领域中，其中最重要一个元件就是今天的主角：IGBT，假如没有IGBT，那么我们出行就不会有高铁的便捷生活．

来自百度百科对IGBT的解释：

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和mos（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件， 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

下面看一下来自知乎网友对IGBT的理解吧，如下：

看到这个问题想起了四年前的我，也是为了这个问题报考了电机系。。。我试试从科普的角度回答一下。。。

从功能上来说，IGBT就是一个电路开关，用在电压几十到几百伏量级、电流几十到几百安量级的强电上的。（相对而言，手机、电脑电路板上跑的电电压低，以传输信号为主，都属于弱电。）可以认为就是一个晶体管，电压电流超大而已。

家里的电灯开关是用按钮控制的。IGBT不用机械按钮，它是由计算机控制的。具体点说，IGBT的简化模型有3个接口，有两个（集电极、发射极）接在强电电路上，还有一个接收控制电信号，叫作门极。给门极一个高电平信号，开关（集电极与发射极之间）就通了；再给低电平信号，开关就断了。给门极的信号是数字信号（即只有高和低两种状态），电压很低，属于弱电，只要经过一个比较简单的驱动电路就可以和计算机相连。实际用的“计算机”通常是叫作DSP的微处理器，擅长处理数字信号，比较小巧。

这种可以用数字信号控制的强电开关还有很多种。作为其中的一员，IGBT的特点是，在它这个电流电压等级下，它支持的开关速度是最高的，一秒钟可以开关几万次。GTO以前也用在轨道交通列车上，但是GTO开关速度低，损耗大，现在只有在最大电压电流超过IGBT承受范围才使用；IGCT本质上也是GTO，不过结构做了优化，开关速度和最大电压电流都介于GTO和IGBT之间；大功率mosFET快是快，但不能支持这么大的电压电流，否则会烧掉。

要这么快的开关干什么用？常见的强电只有50Hz的交流电，变压器能变它的电压，但是不能改变它的频率，不能把它变成直流。而有了IGBT这种开关，就可以设计出一类电路，通过计算机控制IGBT，把电源侧的交流电变成给定电压的直流电，或是把各种电变成所需频率的交流电，给负载使用。这类电路统称变换器。把交流电变成直流电的电路叫做整流器；把直流电变成交流电的叫做逆变器；直流变直流的叫开关电源；三相交流变交流的叫矩阵变换器。

怎么实现的？需要讲一下PWM的概念，这里我可能说的不是很清楚。题主见没见过家里的照明灯接触不良的时候快速闪烁？闪烁的灯看起来没有正常的灯亮吧？这是因为闪烁的灯亮0．1秒，又灭0．1秒，总共0．2秒的时间内它只发出了正常灯0．1秒的光能，所以显得暗。强电本质上是传输电能，所以也可以利用这个原理。如果用电器内的电流几乎不变，用电器前0．2秒接了300V的电压，后0．1秒接了0V的电压，那在0．3秒内，它就等效于用电器两端始终接着200V的电压。我们管这个只持续0．2秒的300V电压叫脉冲，通过改脉冲在0．3秒内占据的时间，就可以实现等效电压在这个时刻内成为0～300V内的任何一个值，即所谓的脉宽调制（PWM）。电压一高一低变化的总时间越短，从宏观上看电压越接近等效电压。