IGBT技術(shù)原理匯報(bào)人：XX目錄01IGBT基本概念02IGBT的工作模式03IGBT的特性分析04IGBT的應(yīng)用領(lǐng)域05IGBT的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)06IGBT技術(shù)發(fā)展趨勢01IGBT基本概念定義與功能IGBT功能電力電子核心，高效控制電流電壓，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換IGBT定義絕緣柵雙極型晶體管，復(fù)合全控型功率半導(dǎo)體器件0102IGBT的結(jié)構(gòu)組成包含集電極(C)、發(fā)射極(E)、柵極(G)三個(gè)電極，通過控制柵極電壓實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能。三電極設(shè)計(jì)由P+集電極、N-漂移區(qū)、P-body、N+發(fā)射極四層交替摻雜的半導(dǎo)體材料構(gòu)成。四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)工作原理簡介柵極加正壓，MOSFET形成溝道，BJT導(dǎo)通，電流從集電極流向發(fā)射極。導(dǎo)通機(jī)制柵極電壓歸零或負(fù)壓，MOSFET溝道消失，BJT載流子耗盡，電流通路切斷。關(guān)斷機(jī)制02IGBT的工作模式導(dǎo)通狀態(tài)導(dǎo)通時(shí)呈現(xiàn)低阻抗，允許大電流通過，導(dǎo)通損耗主要由內(nèi)部導(dǎo)通電阻和電流決定。導(dǎo)通特性柵極施加正電壓，MOSFET溝道形成，BJT導(dǎo)通，電流從集電極流向發(fā)射極。導(dǎo)通條件截止?fàn)顟B(tài)柵極電壓為負(fù)或零時(shí)，MOSFET截止，阻斷PNP基極電流，IGBT不導(dǎo)電。截止?fàn)顟B(tài)原理截止時(shí)，IGBT集電極與發(fā)射極間電阻大，可承受高反向電壓。截止?fàn)顟B(tài)特性放大狀態(tài)柵極電壓上升至正值時(shí)，阻擋層變薄，電子流動(dòng)增加，IGBT進(jìn)入放大狀態(tài)，電流逐漸增大。放大狀態(tài)03IGBT的特性分析電氣特性IGBT開關(guān)速度快，頻率高，損耗低，適合高頻應(yīng)用。開關(guān)特性IGBT支持高電壓、大電流，導(dǎo)通壓降低，效率高。電壓與電流特性熱特性熱阻衡量阻礙熱流能力，熱容影響熱動(dòng)態(tài)響應(yīng)，優(yōu)化熱管理需關(guān)注兩者。熱阻與熱容溫度影響電壓降、開關(guān)速度及損耗，高溫增加損耗，需有效熱管理。溫度對性能影響動(dòng)態(tài)特性開通/關(guān)斷時(shí)間由延遲、上升/下降時(shí)間組成，受柵極電阻影響顯著開關(guān)時(shí)間特性0102關(guān)斷時(shí)PNP晶體管存儲(chǔ)電荷導(dǎo)致電流下降緩慢，形成功耗與溫升電流拖尾現(xiàn)象03正向/反向偏置安全區(qū)受集電極電流、電壓及du/dt限制，需避免擎住效應(yīng)安全工作區(qū)04IGBT的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)控制IGBT作為變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器核心，實(shí)現(xiàn)電機(jī)精確調(diào)速與高效控制。核心設(shè)備應(yīng)用01IGBT主導(dǎo)軌道交通牽引變流器，提升列車動(dòng)力性能與能源轉(zhuǎn)換效率。軌道交通應(yīng)用02電力電子IGBT是變頻器、逆變焊機(jī)核心，實(shí)現(xiàn)電機(jī)精準(zhǔn)調(diào)速與高效焊接。工業(yè)控制IGBT主導(dǎo)新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)、光伏逆變，提升能源轉(zhuǎn)換效率。新能源領(lǐng)域IGBT是高鐵、地鐵牽引變流器核心，保障列車高效穩(wěn)定運(yùn)行。軌道交通新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)IGBT將直流電轉(zhuǎn)為交流電驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并調(diào)節(jié)頻率電壓，確保車輛平穩(wěn)運(yùn)行。車載空調(diào)系統(tǒng)IGBT實(shí)現(xiàn)直流電到交流電轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)，提高能效并降低能耗。充電樁應(yīng)用IGBT作為開關(guān)元件，將交流電整流為直流電，為電動(dòng)汽車高效穩(wěn)定充電。05IGBT的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)采用脈沖變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離，輸出4路驅(qū)動(dòng)信號，滿足全橋逆變電路需求。多路輸出設(shè)計(jì)集成過壓、過流、短路保護(hù)，采用軟關(guān)斷技術(shù)降低關(guān)斷尖峰。保護(hù)措施集成正柵極電壓取+14.4V，柵極電阻選3.3Ω~10Ω，兼顧開關(guān)速度與損耗。關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化保護(hù)機(jī)制通過檢測電流異常，及時(shí)切斷驅(qū)動(dòng)信號，防止IGBT損壞。過流保護(hù)實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度，溫度過高時(shí)降低功耗，保護(hù)IGBT安全。熱保護(hù)利用電壓鉗位技術(shù)，限制電壓在安全范圍內(nèi)，避免擊穿。過壓保護(hù)010203驅(qū)動(dòng)與保護(hù)的集成01集成驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢集成驅(qū)動(dòng)減少寄生效應(yīng)，提升開關(guān)效率，簡化電路設(shè)計(jì)。02集成保護(hù)功能集成過流、欠壓、過熱保護(hù)，快速響應(yīng)故障，保障IGBT安全。06IGBT技術(shù)發(fā)展趨勢創(chuàng)新技術(shù)介紹提升功率密度，降低熱阻，提高工作溫度，實(shí)現(xiàn)高效電力轉(zhuǎn)換。高功率密度增強(qiáng)芯片安全工作區(qū)，提升均流一致性，滿足嚴(yán)苛應(yīng)用需求。高可靠性優(yōu)化dv/dt可控性，降低米勒電容，簡化封裝布局，降低使用難度。易用性提升市場需求分析新能源汽車爆發(fā)式增長，IGBT需求年均增速超35%，車規(guī)級產(chǎn)品成核心戰(zhàn)場。新能源汽車需求工業(yè)變頻器、智能家電等領(lǐng)域需求穩(wěn)定，高端市場國產(chǎn)替代空間廣闊。工業(yè)與消費(fèi)需求光伏儲(chǔ)能領(lǐng)域加速向SiC轉(zhuǎn)型，2025年SiC器件滲透率預(yù)計(jì)達(dá)40%，推動(dòng)系統(tǒng)效率提升。新能源發(fā)電需求未來發(fā)展方向提升芯片設(shè)計(jì)、降低熱阻、