IGBT是变频器的核心部件，自然要分外关注。
在实际应用中Zui流行和Zui常见的电子元器件是双极结型晶体管 BJT 和 MOS管。
IGBT实物图+电路符号图
你可以把IGBT看作BJT和MOS管的融合体，IGBT具有BJT的输入特性和MOS管的输出特性。
与BJT或MOS管相比，绝缘栅双极型晶体管IGBT优势在于它提供了比标准双极型晶体管更大的功率增益，以及更高工作电压和更低MOS管输入损耗。
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什么是IGBT
IGBT是绝缘栅双极晶体管的简称，是一种三端半导体开关器件，可用于多种电子设备中的高效快速开关。IGBT主要用于放大器，用于通过脉冲宽度调制 (PWM) 切换/处理复杂的波形。
你可以看到输入侧代表具有栅极端子的MOS管，输出侧代表具有集电极和发射极的BJT。
集电极和发射极是导通端子，栅极是控制开关操作的控制端子。
IGBT的电路符号与等效电路图
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IGBT内部结构
IGBT有三个端子（集电极、发射极和栅极）都附有金属层。栅极端子上的金属材料具有二氧化硅层。IGBT结构是一个四层半导体器件。四层器件是通过组合PNP和NPN晶体管来实现的，它们构成了PNPN排列。
IGBT的内部结构图
如上图所示，Zui靠近集电极区的层是 (p+) 衬底，即注入区；在它上面是 N 漂移区域，包括 N层。注入区将大部分载流子（空穴电流）从 (p+) 注入 N- 层。
漂移区的厚度决定了 IGBT 的电压阻断能力。
漂移区域的上面是主体区域，它由 (p) 基板组成，靠近发射极，在主体区域内部，有 (n+)层。
注入区域和 N 漂移区域之间的连接点是 J2。类似地，N-区域 和 主体区域之间的结点是结点J1。
注意：IGBT的结构在拓扑上类似于“MOS”栅极的晶闸管。晶闸管动作和功能是可抑制的，这意味着在 IGBT的整个器件工作范围内只允许晶体管动作。IGBT比晶闸管更可取，因为晶闸管等待过零的快速切换。
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IGBT工作原理
IGBT 的工作原理是通过激活或停用其栅极端子来开启或关闭。如果正输入电压通过栅极，发射极保持驱动电路开启。另一方面，如果 IGBT的栅极端电压为零或略为负，则会关闭电路应用。
由于 IGBT 既可用作 BJT 又可用作MOS管，它实现的放大量是其输出信号和控制输入信号之间的比率。
对于传统的 BJT，增益量与输出电流与输入电流的比率大致相同，我们将其称为 Beta 并表示为β。
另一方面，对于MOS管，没有输入电流，因为栅极端子是主通道承载电流的隔离。我们通过将输出电流变化除以输入电压变化来确定 IGBT的增益。
IGBT 结构图
如图所示，当集电极相对于发射极处于正电位时，N 沟道 IGBT 导通，而栅极相对于发射极也处于足够的正电位(>V GET )。这种情况导致在栅极正下方形成反型层，从而形成沟道，并且电流开始从集电极流向发射极。
IGBT 中的集电极电流 Ic 由两个分量 Ie和 Ih 组成。Ie是由于注入的电子通过注入层、漂移层和Zui终形成的沟道从集电极流向发射极的电流。Ih 是通过 Q1 和体电阻Rb从集电极流向发射极的空穴电流。Ih几乎可以忽略不计，Ic ≈Ie。
在 IGBT 中观察到一种特殊现象，称为 IGBT的闩锁。这发生在集电极电流超过某个阈值（ICE）。在这种情况下，寄生晶闸管被锁定，栅极端子失去对集电极电流的控制，栅极电位降低到VGET以下，IGBT 也无法关闭。
现在要关断IGBT，我们需要典型的换流电路，例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。
集电极电流公式
下图很好地解释IGBT的工作原理，描述了 IGBT 的整个器件工作范围。
IGBT的工作原理图
IGBT 仅在栅极端子上有电压供应时工作，它是栅极电压，即VG。如上图所示，一旦存在栅极电压 ( VG ) ，栅极电流 ( IG )就会增加，它会增加栅极-发射极电压 ( VGE )。
栅极-发射极电压增加了集电极电流 ( IC )。集电极电流 ( IC ) 降低了集电极到发射极电压 (VCE )。
注意：IGBT 具有类似于二极管的电压降，通常为 2V量级，仅随着电流的对数增加。
IGBT 使用续流二极管传导反向电流，续流二极管放置在 IGBT 的集电极-发射极端子上。