通俗易懂的IGBT讲解
发布时间：2018-05-15
来源：罗姆半导体社区 (http://rohm.eefocus.com)
IGBT，引用百度百科的解释就是：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。相信大家看完这个解释头是晕的。其实简单点来说，IGBT就是个用于强电的开关。下面我们来通俗讲解下：
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。
维基百科日文的一张图，图示了通过PWM，得到不同电压直流电的方法。
维基百科日文的一张图，图示了通过PWM，得到不同电压、频率的交流电的方法。
当然你会问开关都断开了，为啥用电器里的电流几乎不变，那是因为开关不是直接和用电器串联的。实际的变换器电路会稍有些复杂，开关断开时，有另一条电路会自动启用，保证电流是连续的。（也有反过来的电路，开关断开时反而从电源给用电器供电，合上时不从电源供电。）要是没学过电容电感和二极管的话，知道有这么回事儿就可以了……
总之，我现在有了电压、频率都受我控制的强电了。这个强电就可以用来驱动高铁的电机。现在高铁使用的都是交流电机，它结构简单且省电，但是转速很难调整。好在它的转速和输入交流电源的频率有很密切的关系，所以就可以用使用IGBT的变换器搞出电压、频率受控的强电，来灵活控制电机的转速。反映到高铁上，就是高铁列车的车速。这就是所谓的变压变频控制（VVVF）。
除了高铁，像电动汽车、变频空调、风力发电机等很多用到交流电机的场合，都用得到IGBT及配套的这类电路来控制电机。太阳能电厂、电力储能等领域，主要用IGBT进行交流电、直流电之间的转换。
罗姆在IGBT领域上有各类的产品，有面向专门为汽车点火设计的Ignition IGBT，也有很多场截止沟道IGBT，罗姆的IGBT产品为高电压、大电流广泛应用的高效化和节能化做出了贡献。
罗姆的最新IGBT RGC80TSX8R的耐压值更是达到了1800V。目前此产品还在量产中，数据手册还未面世，大家可以访问https://www.rohm.com.cn/web/china/products/-/product/RGC80TSX8R查看详情。
继续阅读
我们知道，车用功率模块(当前的主流是IGBT)决定了车用电驱动系统的关键性能，同时占电机逆变器成本的40%以上，是核心部件。
MOS管和IGBT管常被我们用于开关电路中，其外形及特性参数也比较相似，那这两者到底哪里不同呢？又该如何选择？
SiC SBD和 MOS是目前最为常见的 SiC 基的器件，并且 SiC MOS 正在一些领域和 IGBT争抢份额。我们都知道，IGBT 结合了 MOS 和 BJT 的优点，第三代宽禁带半导体SiC 材料又具有优于传统 Si 的特性，那么为什么见得最多的却是 SiC MOS，SiC IGBT 在哪儿呢？
热敏打印头打印方式有两种：热转印和热敏方式。热转印中增加了一条墨带，工作时墨带和转印纸同时转动，将施加到墨带上的油墨通过加热转移到纸上，具有优异的耐水性、耐化学性并可以在普通纸上打印，但难以安装纸张、胶带，结构复杂成本也较高。热敏则是直接使用了热敏纸，无需碳粉、墨带、油墨，纸张易安装，缺点是受温度、划痕影响成像效果。
众所周知，电子产品的老化并不是一件好事，但凡事都有两面性，奇特的晶体管的功耗却随着时间的推移而降低，这便是“BTI”效应。
