当设计师需要高效且快速的开关晶体管时,绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 三端电源半导体可符合要求。 这些固态设备通过向半导体元件施加电压,并更改其特性以阻止或创建电通路,从而启用或停止“接通”和“切断”状态下的功率流。 它们通常用于中功率到高功率/高频应用。
流入基底的电流控制着功率晶体管,而 IGBT 则是由施加到其栅极的电压控制。 流入 IGBT 栅极中的电流非常小,因为控制栅极的阻抗非常高。 因为切换 IGBT 所需的电流非常小,所以其切换速度比功率晶体管要快。

图 1:IGBT 的等效电路。 (来源:维基百科)
IGBT 可切换电动汽车、变速冰箱、空调、火车和一些现代装置中的电力,基本上适用于需要极快切换速度的应用。 由许多设备并行组成的大型 IGBT 可在数百千瓦的范围内进行大电流处理。
在低电压应用中,MOSFET 用于其低“接通”电阻。 但是,在高电压应用中,MOSFET 会因传导损耗的增大而导致效率降低。 IGBT 具有高输入阻抗并能快速接通 MOSFET,但传导损耗低。 然而,在切断阶段,IGBT 不如 MOSFET(前者速度较慢)。 其工作频率为 1 至 50 kHz,在这个范围内,它们是一种具有吸引力的解决方案。
ON Semiconductor 的 NGTB35N65FL2WG IGBT 具有坚固且经济实用的 Field Stop II Trench 结构,并具有满足苛刻应用(在其中提供低通态电压且开关损耗最小)的高性能。 设备中包含具有低正向电压的续流二极管,该二极管采用柔软而快捷的组合包装。 其应用包括太阳能逆变器、不间断电源 (UPS) 和焊接。
Fairchild 的 FGH80N60FD2TU 是一种视场光阑 IGBT,可为需要低传导损耗和开关损耗的感应加热和 PFC 应用提供最佳性能。 其最大功率耗散为 290000 mW,最大集极射极电压为 600 V,最大栅极射极电压为 ±20 V。采用通孔安装,并且封装在管状 TO-247 包装中。
ON Semiconductor 的 NGD8201ANT4G 点火 IGBT 专门针对汽车应用而设计,采用将 ESD 与过电压夹式保护相集成的单片电路以用于感应线圈驱动器应用。 其用途包括点火、直接燃油喷射和其他高电压和高电流开关环境。 其特征包括 DPAK 封装(确保占用空间少,从而改进基板空间)、温度补偿栅极、低饱和电压和高脉冲电流功能。
表面贴装 IGBT 的最大功率耗散为 125000 mW,最大持续集极电流为 20 A,最大集极射极电压为 440 V,最大栅极射极电压为 ±15 V。
IGBT 的较低通态电压是其优于功率 MOSFET 的主要优势。 此特征会确保在相同额定电流和电压下具有较小的芯片尺寸。
