電力電子 - IGBT

絕緣柵雙極型電晶體 (IGBT) 是一種具有三個端子的半導體器件，主要用作電子開關。它具有快速開關和高效率的特點，使其成為現代電器（如燈鎮流器、電動汽車和變頻驅動器 (VFD)）中必不可少的元件。

它能夠快速地開啟和關閉，使其適用於放大器中處理具有脈寬調製的複雜波形。IGBT 結合了 MOSFET 和 BJT 的特性，分別獲得了高電流和低飽和電壓能力。它集成了使用 FET（場效應電晶體）的隔離柵以獲得控制輸入。

IGBT 符號

IGBT 的放大倍數由其輸出訊號與其輸入訊號之比計算得出。在傳統的 BJT 中，增益 (β) 等於其輸出電流與輸入電流之比。

IGBT 的導通態電阻 (RON) 比 MOSFET 的值低得多。這意味著對於特定開關操作，雙極型電晶體上的壓降 (I²R) 非常低。IGBT 的正向阻斷作用類似於 MOSFET。

當 IGBT 用作靜態狀態下的受控開關時，其電流和電壓額定值等於 BJT 的額定值。相反，IGBT 中的隔離柵使驅動 BJT 電荷更容易，因此所需的功率更少。

IGBT 的開關取決於其柵極端子是否被啟用或停用。柵極和發射極之間的恆定正電位差使 IGBT 保持導通狀態。當輸入訊號被移除時，IGBT 關閉。

IGBT 工作原理

與 BJT 不同，IGBT 只需要很小的電壓就能保持器件導通。IGBT 是單向器件，即它只能正向導通。這意味著電流從集電極流向發射極，這與雙向的 MOSFET 不同。

IGBT 的應用

IGBT 用於中高功率應用，例如牽引電機。在大功率 IGBT 中，可以處理數百安培的高電流和高達 6kV 的阻斷電壓。

IGBT 也用於電力電子器件，如變流器、逆變器和其他需要固態開關的電器。雙極型電晶體具有高電流和高電壓。然而，它們的開關速度較低。相反，MOSFET 具有高速開關速度，儘管它們價格昂貴。