绝缘门极晶体管（IGBT）
一．IGBT的结构和基本工作原理
绝缘门极晶体管IGBT也称绝缘栅极双极型晶体管，是一种新发展起来的复合型电力电子器件。
由于它结合了MOSFET和GTR的特点，既具有输入阻抗高、速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有输入通态电压低，耐压高和承受电流大的优点，这些都使IGBT比GTR有更大的吸引力。
在变频器驱动电机，中频和开关电源以及要求快速、低损耗的领域，IGBT有着主导地位。
1. IGBT的基本结构与工作原理
1）基本结构
IGBT也是三端器件，三个极为漏极（D）、栅极（G）和源极（S）。
（a) 内部结构 （b）简化等效电路（c）电气图形符号
2）工作原理
IGBT的驱动原理与电力MOSFET基本相同，它是一种压控型器件。
开通和关断是由栅极和发射极间的电压UGE决定的，当UGE为正且大于开启电压UGE（th）时，MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流使其导通。
当栅极与发射极之间加反向电压或不加电压时，MOSFET内的沟道消失，晶体管无基极电流，IGBT关断。
2.IGBT的基本特性与主要参数
IGBT的转移特性和输出特性
（a) 转移特性 （b) 输出特性
1）IGBT的基本特性
① 静态特性
IGBT的转移特性，它描述的是集电极电流IC与栅射电压UGE之间的关系，与功率MOSFET的转移特性相似。
开启电压UGE（th）是IGBT能实现电导调制而导通的Zui低栅射电压。
UGE（th）随温度升高而略有下降，温度升高1ºC，其值下降5mV左右。在+25ºC时，UGE（th）的值一般为2~6V。
IGBT的输出特性，也称伏安特性，它描述的是以栅射电压为参考变量时，集电极电流IC与集射极间电压UCE之间的关系。
IGBT的开关过程
2）主要参数
①集电极—发射极额定电压UCES
②栅极—发射极额定电压UGES
③额定集电极电流IC
3.IGBT的擎住效应和安全工作区
从IGBT的结构可以发现，IGBT电流可能发生失控的现象，就像普通晶闸管被触发以后，撤消触发信号晶闸管仍然因进入正反馈过程而维持导通的机理一样，被称为擎住效应或自锁效应。
引发擎住效应的原因，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），也可能是Zui大允许电压上升率duCE/dt过大（动态擎住效应），温度升高也会加重发生擎住效应的危险。
动态擎住效应比静态擎住效应所允许的集电极电流小，所允许的Zui大集电极电流实际上是根据动态擎住效应而确定的。
根据Zui大集电极电流、Zui大集电极间电压和Zui大集电极功耗可以确定IGBT在导通工作状态的参数极限范围；根据Zui大集电极电流、Zui大集射极间电压和Zui大允许电压上升率可以确定IGBT在阻断工作状态下的参数极限范围，即反向偏置安全工作电压（RBSOA）