絕緣柵雙極晶體管（Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT）綜合了電力晶體管（Giant Transistor—GTR）和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Power MOSFET）的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的特性，應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛；IGBT也是三端器件：柵極，集電極和發(fā)射極。

　電力MOSFET器件是單極型（N溝道MOSFET中僅電子導(dǎo)電、P溝道MOSFET中僅空穴導(dǎo)電）、電壓控制型開(kāi)關(guān)器件；因此其通、斷驅(qū)動(dòng)控制功率很小，開(kāi)關(guān)速度快；但通態(tài)降壓大，難于制成高壓大電流開(kāi)關(guān)器件。電力三極晶體管是雙極型（其中，電子、空穴兩種多數(shù)載流子都參與導(dǎo)電）、電流控制型開(kāi)關(guān)器件；因此其通-斷控制驅(qū)動(dòng)功率大，開(kāi)關(guān)速度不夠快；但通態(tài)壓降低，可制成較高電壓和較大電流的開(kāi)關(guān)器件。為了兼有這兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，棄其缺點(diǎn)，20世紀(jì)80年代中期出現(xiàn)了將它們的通、斷機(jī)制相結(jié)合的新一代半導(dǎo)體電力開(kāi)關(guān)器件——絕緣柵極雙極型晶體管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）。它是一種復(fù)合器件，其輸入控制部分為MOSFET，輸出級(jí)為雙級(jí)結(jié)型三極晶體管；因此兼有MOSFET和電力晶體管的優(yōu)點(diǎn)，即高輸入阻抗，電壓控制，驅(qū)動(dòng)功率小，開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率可達(dá)到10~40kHz（比電力三極管高），飽和壓降低（比MOSFET 小得多，與電力三極管相當(dāng)），電壓、電流容量較大，安全工作區(qū)域?qū)挕Ｄ壳?500~3000V、800~1800A的IGBT器件已有產(chǎn)品，可供幾千kVA以下的高頻電力電子裝置選用。
　　圖1為IGBT的符號(hào)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等值電路及靜態(tài)特性。IGBT也有3個(gè)電極：柵極G、發(fā)射極E和集電極C。輸入部分是一個(gè)MOSFET管，圖1中Rdr表示MOSFET的等效調(diào)制電阻（即漏極-源極之間的等效電阻RDS）。輸出部分為一個(gè)PNP三極管T1，此外還有一個(gè)內(nèi)部寄生的三極管T2（NPN管），在NPN晶體管T2的基極與發(fā)射極之間有一個(gè)體區(qū)電阻Rbr。
　　當(dāng)柵極G與發(fā)射極E之間的外加電壓UGE=0時(shí)，MOSFET管內(nèi)無(wú)導(dǎo)電溝道，其調(diào)制電阻Rdr可視為無(wú)窮大，Ic=0，MOSFET處于斷態(tài)。在柵極G與發(fā)射極E之間的外加控制電壓UGE，可以改變MOSFET管導(dǎo)電溝道的寬度，從而改變調(diào)制電阻Rdr，這就改變了輸出晶體管T1（PNP管）的基極電流，控制了IGBT管的集電極電流Ic。當(dāng)UGE足夠大時(shí)（例如15V），則T1飽和導(dǎo)電，IGBT進(jìn)入通態(tài)。一旦撤除UGE，即UGE=0，則MOSFET從通態(tài)轉(zhuǎn)入斷態(tài)，T1截止，IGBT器件從通態(tài)轉(zhuǎn)入斷態(tài)。

二、IGBT的基本特性
　　
1、 靜態(tài)特性

　　　（1） 輸出特性：是UGE一定時(shí)集電極電流Ic與集電極-發(fā)射極電壓UCE的函數(shù)關(guān)系，即Ic=f（UCE）。
　　圖1示出IGBT的輸出特性。UGE=0的曲線對(duì)應(yīng)于IGBT處于斷態(tài)。在線性導(dǎo)電區(qū)I，UCE增大，Ic增大。在恒流飽和區(qū)Ⅱ，對(duì)于一定的UGE，UCE增大，IC不再隨UCE而增大。{{分頁(yè)}}
　　在UCE為負(fù)值的反壓下，其特性曲線類似于三極管的反向阻斷特性。
　　為了使IGBT安全運(yùn)行，它承受的外加壓、反向電壓應(yīng)小于圖1（c）中的正、反向折轉(zhuǎn)擊穿電壓。
　　（2） 轉(zhuǎn)移特性：是圖1（d）所示的集電極電流Ic與柵極電壓UGE的函數(shù)關(guān)系，即Ic=f(UGE)。
　　當(dāng)UGE小于開(kāi)啟閾值電壓UGE th時(shí)，等效MOSFET中不能形成導(dǎo)電溝道；因此IGBT處于斷態(tài)。當(dāng)UGE>UGE th后，隨著UGE的增大，Ic顯著上升。實(shí)際運(yùn)行中，外加電壓UGE的最大值UGEM一般不超過(guò)15V，以限制Ic 不超過(guò)IGBT管的允許值ICM。IGBT在額定電流時(shí)的通態(tài)壓降一般為1.5~3V。其通態(tài)壓降常在其電流較大（接近額定值）時(shí)具有正的溫度系數(shù)（Ic增大時(shí)，管壓降大）；因此在幾個(gè)IGBT并聯(lián)使用時(shí)IGBT器件具有電流自動(dòng)調(diào)節(jié)均流的能力，這就使多個(gè)IGBT易于并聯(lián)使用。
　　
2、 動(dòng)態(tài)特性

　　　圖2示出了IGBT的開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程。開(kāi)通過(guò)程的特性類似于MOSFET；因?yàn)樵谶@個(gè)區(qū)間，IGBT大部分時(shí)間作為MOSFET運(yùn)行。開(kāi)通時(shí)間由4個(gè)部分組成。開(kāi)通延遲時(shí)間td是外施柵極脈沖從負(fù)到正跳變開(kāi)始，到柵-射電壓充電到UGE th的時(shí)間。這以后集電極電流從0開(kāi)始上升，到90%穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間為電流上升時(shí)間tri。在這兩個(gè)時(shí)間內(nèi)，集-射極間電壓UCE基本不變。此后，UCE開(kāi)始下降。下降時(shí)間tfu1是MOSFET工作時(shí)漏-源電壓下降時(shí)間tfu2是MOSFET和PNP晶體管同時(shí)工作時(shí)漏-源電壓下降時(shí)間；因此，IGBT開(kāi)通時(shí)間為 ton=td+tr+tfu1+tfu2。
　　開(kāi)通過(guò)程中，在td、tr時(shí)間內(nèi)，柵-射極間電容在外施正電壓作用下充電，且按指數(shù)規(guī)律上升，在tfu1、tfu2這一時(shí)間段內(nèi)MOSFET開(kāi)通，流過(guò)對(duì)GTR的驅(qū)動(dòng)電流，柵-射極電壓基本維持IGBT完全導(dǎo)通后驅(qū)動(dòng)過(guò)程結(jié)束。柵-射極電壓再次按指數(shù)規(guī)律上升到外施柵極電壓值。
　　IGBT關(guān)斷時(shí)，在外施柵極反向電壓作用下，MOSFET輸入電容放電，內(nèi)部PNP晶體管仍然導(dǎo)通，在最初階段里，關(guān)斷的延遲時(shí)間td和電壓UCE的上升時(shí)間tr，由IGBT中的MOSFET決定。關(guān)斷時(shí)IGBT和MOSFET的主要差別是電流波形分為tfi1和tfi2兩部分，其中，tfi1由MOSFET決定，對(duì)應(yīng)于MOSFET的關(guān)斷過(guò)程；tfi2由PNP晶體管中存儲(chǔ)電荷所決定。因?yàn)樵趖fi1末尾MOSFET已關(guān)斷，IGBT又無(wú)反向電壓，體內(nèi)的存儲(chǔ)電荷難以被迅速消除；所以漏極電流有較長(zhǎng)的下降時(shí)間。因?yàn)榇藭r(shí)漏源電壓已建立，過(guò)長(zhǎng)的下降時(shí)間會(huì)產(chǎn)生較大的功耗，使結(jié)溫增高；所以希望下降時(shí)間越短越好。
　　
3、 擎住效應(yīng)