IGBT，絕緣柵雙極型功率管，是由 BJT(雙極型三極管)和 MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式電力電子器件, 兼有 MOSFET 的高輸入阻抗和 GTR 的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR 飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大;MOSFET 驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT 綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為 1500V 的高壓變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。

IGBT 本身有三個端口，其中 G\S 兩端加壓后，身為半導(dǎo)體的 IGBT 能夠?qū)?nèi)部的電子轉(zhuǎn)移，讓原本中性的半導(dǎo)體變?yōu)榫邆鋵?dǎo)電功能，轉(zhuǎn)移的電子具有導(dǎo)電功能。而當電壓被撤離之后，因加壓后由電子形成的導(dǎo)電溝道則會消失，此時就有會變成絕緣體。

如果用簡要的電路圖做分析的話，那么如下圖，當 IGBT 的柵極及發(fā)射極加上正電壓，那么兼容 MOSFET 的 IIGBT 就會導(dǎo)通，當 IGBT 導(dǎo)通后，晶體管兩極(集電極、基極)會形成低阻狀態(tài)，此時晶體管可導(dǎo)通;當 IGBT 的兩極無電壓，則 MOSFET 就會停止導(dǎo)通，晶體管得不到電流供給則晶體管隨之停止導(dǎo)通。

IGBT 并不是加入電壓后即可正常工作，當加在 IGBT 上的電壓過低，IGBT 不僅無法正常工作，還可能導(dǎo)致功能的不穩(wěn)定。而如果電壓高于兩極之間的耐壓值，IGBT 則會損壞且不可修復(fù)。

IGBT 的驅(qū)動原理與電力 MOSFET 基本相同，通斷由柵射極電壓 uGE 決定。導(dǎo)通 IGBT 硅片的結(jié)構(gòu)與功率 MOSFET 的結(jié)構(gòu)十分相似，主要差異是 IGBT 增加了 P+ 基片和一個 N+ 緩沖層(NPT- 非穿通 -IGBT 技術(shù)沒有增加這個部分)，其中一個 MOSFET 驅(qū)動兩個雙極器件。基片的應(yīng)用在管體的 P+和 N+ 區(qū)之間創(chuàng)建了一個 J1 結(jié)。當正柵偏壓使柵極下面反演 P 基區(qū)時，一個 N 溝道形成，同時出現(xiàn)一個電子流，并完全按照功率 MOSFET 的方式產(chǎn)生一股電流。如果這個電子流產(chǎn)生的電壓在 0.7V 范圍內(nèi)，那么，J1 將處于正向偏壓，一些空穴注入 N- 區(qū)內(nèi)，并調(diào)整陰陽極之間的電阻率，這種方式降低了功率導(dǎo)通的總損耗，并啟動了第二個電荷流。最后的結(jié)果是，在半導(dǎo)體層次內(nèi)臨時出現(xiàn)兩種不同的電流拓撲：一個電子流(MOSFET 電流);空穴電流(雙極)。uGE 大于開啟電壓 UGE(th)時，MOSFET 內(nèi)形成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT 導(dǎo)通。

導(dǎo)通壓降電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使電阻 RN 減小，使通態(tài)壓降小。關(guān)斷當在柵極施加一個負偏壓或柵壓低于門限值時，溝道被禁止，沒有空穴注入 N- 區(qū)內(nèi)。在任何情況下，如果 MOSFET 電流在開關(guān)階段迅速下降，集電極電流則逐漸降低，這是因為換向開始后，在 N 層內(nèi)還存在少數(shù)的載流子(少子)。這種殘余電流值(尾流)的降低，完全取決于關(guān)斷時電荷的密度，而密度又與幾種因素有關(guān)，如摻雜質(zhì)的數(shù)量和拓撲，層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形，集電極電流引起以下問題：功耗升高;交叉導(dǎo)通問題，特別是在使用續(xù)流二極管的設(shè)備上，問題更加明顯。鑒于尾流與少子的重組有關(guān)，尾流的電流值應(yīng)與芯片的溫度、IC 和 VCE 密切相關(guān)的空穴移動性有密切的關(guān)系。因此，根據(jù)所達到的溫度，降低這種作用在終端設(shè)備設(shè)計上的電流的不理想效應(yīng)是可行的，尾流特性與 VCE、IC 和 TC 有關(guān)。

柵射極間施加反壓或不加信號時，MOSFET 內(nèi)的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，IGBT 關(guān)斷。反向阻斷當集電極被施加一個反向電壓時，J1 就會受到反向偏壓控制，耗盡層則會向 N- 區(qū)擴展。因過多地降低這個層面的厚度，將無法取得一個有效的阻斷能力，所以，這個機制十分重要。另一方面，如果過大地增加這個區(qū)域尺寸，就會連續(xù)地提高壓降。正向阻斷當柵極和發(fā)射極短接并在集電極端子施加一個正電壓時，P/NJ3 結(jié)受反向電壓控制。此時，仍然是由 N 漂移區(qū)中的耗盡層承受外部施加的電壓。閂鎖 IGBT 在集電極與發(fā)射極之間有一個寄生 PNPN 晶閘管。在特殊條件下，這種寄生器件會導(dǎo)通。這種現(xiàn)象會使集電極與發(fā)射極之間的電流量增加，對等效 MOSFET 的控制能力降低，通常還會引起器件擊穿問題。
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