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IGBT单管结构示意图和电路符IGBT单管结构示意图和电路符如图所示IGBT管有三个端子，分别是G，在G和S两端加上电压后，内部的电子发生转移(半导体材料的特点，这也是为什么用半导体材料做电力电子开关的原因)，本来是正离子和负离子一一对应，半导体材料呈中性，但是加上电压后，电子在电压的作用下，累积到一边，形成了一层导电沟道，因为电子是可以导电的，变成了导体。如果撤掉加在GS两端的电压，这层导电的沟道就消失了，就不可以导电了，变成了绝缘体。若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V。
IGBT是InsulatedGateBipolarTransistor(绝缘栅双极型晶体管)的缩写，IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，它融合了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、率应用中占据了主导地位。若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通；
IGBT是以双极型晶体管为主导体、MOSFET为驱动件的复合器件。1.2IGBT的等效电路与图形符图图4所示为IGBT的图形符号,其中箭头方向表示IGBT开通时流过的电流方向。IGBT与MOSFET是一样的,可以通过控制栅极与发射极之间的驱动电压来实现器件的导通和阻断。IGBT的正向阻断原理与MOSFET相似。当栅极电压UGE低于门槛电压UT时,在IGBT的栅极下方的P体区内,没有形成N型导电沟道,器件处于阻断状态。集电极-发射极之间的正向电压使PN结J2反向偏置,集电极-发射极之间的电压几乎全部由PN结J2承受,这时只有非常小的漏电流通过漂移区由集电极流向发射极。当加在IGBT上的栅极电压高于门槛电压UT时,同MOSFET一样,在IGBT的栅极下方的P体区将形成一个导电沟道,将N-漂移区与IGBT的发射极下方的N+区连起来,如图5所示。
IGBT结构图左边所示为一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+区称为源区，附于其上的电极称为源极。P+区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P型区(包括P+和P-区)(沟道在该区域形成)，称为亚沟道区(Subchannelregion)。而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区(Draininjector)，它是IGBT特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP(原来为NPN)晶体管提供基极电流。
IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT技术高出很多。较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT的结构，同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。IGBT硅片的结构与功率MOSFET的结构十分相似，主要差异是IGBT增加了P+基片和一个N+缓冲层(NPT-非穿通-IGBT技术没有增加这个部分)。如等效电路图所示(图1)，其中一个MOSFET驱动两个双极器件。基片的应用在管体的P+和N+区之间创建了一个J1结。当正栅偏压使栅极下面反演P基区时。
IGBT综合了GTR和功率MOSFET的优点,具有输入阻抗高、开关速度快、驱动功率小、饱和压降低、控制电路简单、耐压高、承受电流大等特点,在各种电力变换器中获得极广泛的应用。由于设计*化及近年来应用了大容量存储器的工艺技术,其特性有了很大的改善,应用范围已过了过去GTR及功率MOSFET。自1986年投入市场后,IGBT迅速扩展了应用领域,取代了GTR和一部分功率MOSFET的市场,成为中、大功率电力电子设备的主导器件,不仅应用于电力系统,而且也广泛应用于一般工业、交通运输、通信系统、计算机系统、新能源系统,还应用于照明、空调等家用电器中。目前IGBT的产品已系列化,产品中*耐压为6500V,电流为1200A,并在继续努力提高电压、电流容量和开关频率。
IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点；当前市场上销售的多为此类模块化产品，一般所说的IGBT也指IGBT模块；随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场越来越多见；IGBT是能源变换与传输的核心器件，俗称电力电子装置的“CPU”，作为*战略性新兴产业，在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。左边所示为一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+区称为源区，附于其上的电极称为源极（即发射极E）。N基极称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极（即门极G）。沟道在紧靠栅区边界形成。在C、E两极之间的P型区（包括P+和P-区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（Subchannelregion）。
IPEM采用共烧瓷片多芯片模块技术组装PEBB，大大降低电路接线电感，提高系统效率，现已开发*第二代IPEM，其中所有的无源元件以埋层方式掩埋在衬底中。智能化、模块化成为IGBT发展热点。现在,大电流高电压的IGBT已模块化,它的驱动电路除上面介绍的由分立元件构成之外,现在已制造出集成化的IGBT驱动电路.其性能更好,整机的可靠性更高及体积更小。IGBT（绝缘栅双极晶体管）作为*电力半导体场控自关断器件，集功率MOSFET的高速性能与双极件的低电阻于一体，具有输进阻抗高，电压控制功耗低，控制电路简单，耐高压，承受电流大等特性，在各种电力变换中获得极广泛的应用。与此同时，各大半导体生产厂商不断开发IGBT的高耐压、大电流、高速、低饱和压降、高可靠、低本钱技术。
Lx1为变压器回路等效漏感，Lx2为饱和电感，B为变压器。E为输入电压，Uo为输出电压。软开关逆变式弧焊电源采用峰值电流控制模式，既保护了开关管，又可有效地抑制变压器偏磁，它选用UC3846电流型芯片。软开关实现模式为:QQ3为PWM控制，QQ4为互补180°导通，不进行PWM调制。整个工作过程分为四个模式。ZX7-500系列弧焊电源的功率管可用100A/1200V的IGBT，主变压器采用非晶铁芯绕制，串在变压器原边的电容采用高频CBB系列电容。由于饱和电感Lx2的功耗很大，易发热，且电感量易发生变化，因此应选择损耗小、矩形度好的铁芯材料。ZX7系列弧焊电源的外特性曲线如图2所示。弧焊电源要可靠工作必须满足在AD-BO整个包络线内的所有点上电容C:、CCC4要换流充分。
