IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是一種復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件，融合了 MOSFET 的高輸入阻抗和 BJT（雙極型晶體管）的低導(dǎo)通壓降優(yōu)勢，在高壓電能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域發(fā)揮著核心作用。其核心特性與應(yīng)用如下：

一、核心結(jié)構(gòu)與原理

?復(fù)合結(jié)構(gòu)?
IGBT 由 MOSFET 的柵極控制單元與 BJT 的導(dǎo)電通道復(fù)合而成，形成四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)（PNPN）。柵極（G）接收電壓信號控制導(dǎo)通/關(guān)斷，集電極（C）與發(fā)射極（E）構(gòu)成主電流通路。

?工作原理?

?導(dǎo)通?：柵極施加正電壓（通常 +15V）→ MOSFET 部分形成導(dǎo)電溝道 → BJT 導(dǎo)通 → 集電極至發(fā)射極呈現(xiàn)低阻抗通路。

?關(guān)斷?：柵極電壓歸零或負壓 → MOSFET 溝道消失 → BJT 載流子耗盡 → 電流通路切斷。

二、關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢

三、核心應(yīng)用領(lǐng)域

?新能源汽車?

作為電動汽車動力系統(tǒng)的“電能轉(zhuǎn)換中樞”，主導(dǎo)電機驅(qū)動、能量回收及充電系統(tǒng)。

長晶科技推出的第二代 IGBT 模塊采用 ?微溝槽柵+場終止技術(shù)?，提升電流承載力同時降低能耗。

?工業(yè)控制?

變頻器與伺服驅(qū)動器的核心功率開關(guān)，實現(xiàn)交流電機精確調(diào)速。

適用于 600V 及以上直流變流系統(tǒng)。

?新能源發(fā)電?

光伏逆變器與風(fēng)電變流裝置的關(guān)鍵組件，提升能源轉(zhuǎn)換效率。

?消費電子與家電?

變頻空調(diào)、電磁爐等設(shè)備的功率調(diào)節(jié)模塊。

?軌道交通?

高鐵牽引變流器的核心功率單元。

四、技術(shù)演進與市場趨勢

?市場規(guī)模?：2022 年全球 IGBT 市場規(guī)模約 68 億美元，預(yù)計 2025 年將達 80 億美元，其中中國市場占比超 40%。

?國產(chǎn)化突破?：2023 年中國 IGBT 產(chǎn)量達 3624 萬只，自給率突破 30%，技術(shù)逐步打破國外壟斷。

?創(chuàng)新方向?：聚焦微溝槽柵設(shè)計、場終止技術(shù)優(yōu)化及高溫可靠性提升，以滿足新能源領(lǐng)域的高功率密度需求。

五、測試與選型要點

（一）、測試要點

1. ?靜態(tài)參數(shù)測試?

?閾值電壓?：柵極觸發(fā)導(dǎo)通的最小電壓，影響驅(qū)動設(shè)計。

?導(dǎo)通壓降?：直接關(guān)聯(lián)導(dǎo)通損耗，需在額定電流下測量。

?漏電流?：關(guān)斷狀態(tài)下的集電極-發(fā)射極漏電流，反映阻斷能力。

2. ?動態(tài)參數(shù)測試?

?開關(guān)時間?：通過雙脈沖測試獲取，影響開關(guān)損耗和EMI。

?柵極電荷?：決定驅(qū)動功率需求，需專用分析儀測量。

?反向恢復(fù)特性?：評估續(xù)流二極管關(guān)斷速度，防止橋臂直通。

3. ?可靠性驗證?

?耐壓測試?：施加1.2~1.5倍額定電壓，持續(xù)1分鐘，監(jiān)測漏電流突變。

?高溫測試?：

?HTRB?（高溫反向偏置）：檢驗高溫下阻斷結(jié)穩(wěn)定性。

?HAST?（高加速應(yīng)力測試）：121℃/85%RH環(huán)境驗證抗?jié)裥浴?/p>

?開關(guān)壽命測試?：循環(huán)通斷105次以上，監(jiān)測參數(shù)漂移。

4. ?簡易現(xiàn)場檢測?

?萬用表法?：

用R×10kΩ擋測C-E極電阻，觸發(fā)導(dǎo)通后阻值應(yīng)顯著下降，阻斷后恢復(fù)高阻態(tài)。

二極管檔測模塊P/N與U/V/W端子間正反向壓降，異常值指示損壞。

（二）、選型要點

1. ?電壓等級?

?額定電壓：需≥2倍直流母線電壓（如380V交流系統(tǒng)選1200V級）。

?降額設(shè)計?：實際工作電壓≤80% VCES，預(yù)留開關(guān)尖峰余量。

2. ?電流能力?

?額定電流：按最大負載電流×1.5倍過載系數(shù)選擇（如79A負載選150A模塊）。

?結(jié)溫限制?：確保Tj≤125℃（高頻應(yīng)用需重點核算開關(guān)損耗）。

3. ?驅(qū)動匹配?

?柵極電荷?：高Qg需更強驅(qū)動力

?柵電阻優(yōu)化?：開通/關(guān)斷采用雙電阻，抑制Miller效應(yīng)。

4. ?拓撲適配?

?高頻應(yīng)用?：優(yōu)選低Qg、快開關(guān)型號（如微溝槽柵設(shè)計）。

?并聯(lián)需求?：選VCE(sat)一致性高的模塊，避免電流失衡。

5. ?封裝與散熱?

?寄生電感?：低電感封裝減少關(guān)斷過壓。

?熱阻R?：結(jié)合散熱條件核算溫升，確保熱穩(wěn)定性。

IGBT靜態(tài)參數(shù)測試儀SC5016可用于多種封裝形式的大功率二極管 、大功率IGBT模塊、大功率雙極型晶體管，大功率MOS管等器件的 V-I 特性測試，也可用于中小功率單管測試，幾乎可以測試1600A（可擴展至2000A），5000V以下的各種功率器件，還可用測試標準低阻值電阻，廣泛應(yīng)用于軌道交通，電動汽車 ，風(fēng)力發(fā)電，變頻器，焊機行業(yè)的IGBT來料選型和失效分析，設(shè)備還可以用于變頻器，風(fēng)電，軌道交通，電焊機等行業(yè)的在線檢修，無需從電路板上取下來進行單獨測試，可實現(xiàn)在線IGBT檢測，測試方便，測試過程簡單，既可以在測試主機里設(shè)置參數(shù)直接測試，又可以通過軟件控制主機編程后進行自動測試，通過電腦操作完成 IGBT 的靜態(tài)參數(shù)測試，整個測試過程自動完成，電腦軟件攜帶數(shù)據(jù)庫管理查詢功能，方便操作使用。

審核編輯 黃宇