IGBT在电力电子行业能起到什么作用？

IBGT是英文单词Insulated Gate Bipolar Transistor缩写而成，它的中文意思是绝缘栅双极型晶体管。IGBT是以GTR为主导元件，MOSFET为驱动元件的达林顿结构的复合器件。其外部有三个电极，分别为G-栅极，C-集电极，E-发射极。由N沟道VDMOSFET与双极型晶体管组合而成的IGBT，具有MOSFET输入阻抗高、栅极易驱动和双极型晶体管电流密度大、功率密度高的优势。

从功能上来说，IGBT就是一个电路开关，优点就是用电压控制，饱和压降小，耐压高。可以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。

从结构上讲，IGBT主要有三个发展方向：

1、IGBT纵向结构：非透明集电区NPT型、带缓冲层的PT型、透明集电区NPT型和FS电场截止型；

2、IGBT栅极结构：平面栅机构、Trench沟槽型结构；

3、硅片加工工艺：外延生长技术、区熔硅单晶；

按照封装工艺来看，IGBT模块主要可分为焊接式与压接式两类。高压IGBT模块一般以标准焊接式封装为主，中低压IGBT模块则出现了很多新技术，如烧结取代焊接，压力接触取代引线键合的压接式封装工艺。

随着IGBT芯片技术的不断发展，芯片的最高工作结温与功率密度不断提高，IGBT模块技术也要与之相适应。未来IGBT模块技术将围绕“芯片背面焊接固定”与“正面电极互连”两方面改进。

IGBT的主要应用领域

作为新型功率半导体器件的主流器件，IGBT已广泛应用于工业、4C（通信、计算机、消费电子、汽车电子）、航空航天、国防军工等传统产业领域，以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。

其中，IGBT单管主要应用于小功率家电，分布式光伏逆变器等小功率变频器等领域，IGBT模块由于其高度集成性和可靠性，容量相同的前提下有更小的体积和更轻的重量，易于安装而且散热稳定，应用于大功率变频器，新能源汽车中功率消耗较大的（充电桩，电机控制器等）模块；而IPM模块重点专注于通过调节输出电流的幅值和控制电机的转速改变频率，适用于各类变频家电如洗衣机，空调等。据IHS Markit数据显示：IGBT模块目前市场应用率最高，应用占比超过50%。

一、IGBT应用在轨道交通中：

IGBT器件已成为轨道交通车辆牵引变流器和各种辅助变流器的主流电力电子器件。交流传动技术是现代轨道交通的核心技术之一，在交流传动系统中牵引变流器是关键部件，而IGBT又是牵引变流器最核心的器件之一。

二、IGBT应用在智能电网中：

IGBT广泛应用于智能电网的发电端、输电端、变电端及用电端：从发电端来看，风力发电、光伏发电中的整流器和逆变器都需要使用IGBT模块。从输电端来看，特高压直流输电中FACTS柔性输电技术需要大量使用IGBT等功率器件。从变电端来看，IGBT是电力电子变压器（PET）的关键器件。从用电端来看，家用白电、 微波炉、 LED照明驱动等都对IGBT有大量的需求。

三、应用在变频器中：

IGBT是变频器的核心器件，作用是将直流变为交流供电机使用，与其它电力电子器件相比，IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点，鉴于此，开发高电压、大电流、频率高的高压IGBT并将其应用到变频调速器中以获得输出电压等级更高的装置成为人们关注的焦点。中压变频器的研发与电力电子器件如高压IGBT、GTO、IGCT等器件研制水平和应用水平密切相关，随着高电压、大电流IGBT的面世，给中压变频器注入了新的活力。

四、IGBT应用在新能源汽车中：

IGBT模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用，是电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。IGBT模块占电动汽车成本将近10％，占充电桩成本约20％。IGBT主要应用于电动汽车领域中以下几个方面：电动控制系统 大功率直流／交流（DC／AC）逆变后驱动汽车电机；车载空调控制系统 小功率直流／交流（DC／AC）逆变，使用电流较小的IGBT和FRD；充电桩、智能充电桩中IGBT模块被作为开关元件使用。