IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是一种结合了MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和BJT(双极型晶体管)特性的复合型功率半导体器件。它广泛应用于高电压、大电流的电力电子系统中,如变频器、逆变器和开关电源等。IGBT的结构主要由四层半导体材料(P-N-P-N)组成,包含栅极(G)、集电极(C)和发射极(E)。其工作原理基于MOSFET的栅极电压控制和BJT的双极电流传导机制。在IGBT的开通过程中,当栅极施加正向电压(超过阈值电压)时,MOSFET部分形成导电沟道,使得电子从发射极流向集电极。同时,空穴从P+注入层进入N-漂移区,形成电导调制效应,降低导通电阻,从而实现低导通损耗的高效开关。IGBT的关断过程则通过降低栅极电压,使MOSFET沟道消失,同时由于N-漂移区存储的载流子需要复合,因此关断时间稍长于MOSFET,但仍能实现较高的开关速度。由于其高输入阻抗、低导通压降和良好的开关特性,IGBT在现代电力电子系统中占据重要地位。