IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor, Insulated Gate Bipolar Transistor) ist ein zusammengesetztes Leistungshalbleiterbauelement, das vereint die hohe Eingangsimpedanz des MOSFET Und der geringe Leitungsverlust Eigenschaften von BJT (Bipolartransistor) und eignet sich für Schaltanwendungen mit hoher Spannung und großem Strom.
Ein IGBT besteht aus drei Anschlüssen:
lTor (G) : Steueranschluss, ähnlich MOSFET, spannungsgesteuert (geringer Antriebsstrom).
lSammler (C) : Hochspannungsanschluss, ähnlich wie BJT.
lEmitter (E): Stromausgangsklemme.
Dadurch erhält der IGBT beides Leichtigkeit des Fahrens eines MOSFET und der hohe Strombelastbarkeit eines BJT.
Eigenschaften | Beschreibung |
Hochspannungstauglich | Spannungsbereich aushalten 600V bis 6500V (viel höher als bei normalen MOSFETs). |
Hohe Stromkapazität | Kann tragen 10A bis 1000A+ Strom (geeignet für Industriemotoren, Wechselrichter usw.). |
Geringer Leitungsverlust | Der Leitungsspannungsabfall (V CE(sat)) ist gering und für Hochleistungsanwendungen geeignet. |
Die Schaltgeschwindigkeit ist mittel. | Langsamer als MOSFETs (beeinflusst durch die BJT-Struktur), aber schneller als Thyristoren (SCRS). |
Spannungsgesteuert | Der Gate-Treiberstrom ist gering (ähnlich wie bei einem MOSFET) und die Treiberschaltung ist einfach. |
Typen | Spannungsbereich aushalten | Typische Anwendungen |
Niederspannungs-IGBT | 600 V ~ 1200 V | Haushaltsgeräte, Frequenzumrichter kleiner und mittlerer Leistung. |
Mittelspannungs-IGBTs | 1200 V ~ 1700 V | Industrieller Motorantrieb, neue Energieerzeugung. |
Hochspannungs-IGBT | 1700 V ~ 6500 V | Hochgeschwindigkeitsbahn, Smart Grid, Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ). |
lDiskreter IGBT: Einzelröhrengehäuse (TO-247, TO-220), geeignet für mittlere und niedrige Leistung.
lIGBT-Modul: Multi-Chip-Integration mit Antriebs- und Schutzschaltungen für Hochleistungssysteme (z. B. Wechselrichter für Elektrofahrzeuge).
lIPM (Smart Power Module): Integrierter IGBT+-Antrieb + Schutz für Klimaanlage mit variabler Frequenz, Servoantrieb usw.
Anwendungsgebiete | Spezifische Verwendungszwecke |
Industrielle Steuerung | Frequenzumrichter (Antrieb von Wechselstrommotoren), Servosysteme, Schweißmaschinen. |
Neue Energieerzeugung | Photovoltaik-Wechselrichter, Windkraftkonverter. |
Elektrofahrzeuge | Elektrisches Antriebssystem (Wechselrichter), On-Board-Ladegerät (OBC). |
Haushaltsgeräte | Inverter-Klimaanlagen, Induktionsherde und Motorsteuerung für Waschmaschinen. |
Kraftübertragung | Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ), Smart Grid. |
Eigenschaften | IGBT | Leistungs-MOSFET | BJT (Bipolartransistor) |
Fahrmodus | Spannungsregelung (ähnlich MOSFET) | Spannungsregelung | Aktuelle Kontrolle |
Geschwindigkeit wechseln | Mittel (kHz bis mehrere zehn kHz) | Schnell (MHz-Ebene) | Langsam (unter kHz) |
Druckwiderstandskapazität | Hoch (600 V bis 6500 V) | Mittel (<1500 V) | Mittel (<1000 V) |
Leitungsverlust | Niedrig (V CE(sa) klein) | Niedrig (R DS(on) klein) | Höher (V CE(sa) groß) |
Anwendbare Szenarien | Hochleistungsfrequenzumwandlung und -invertierung | Hochfrequenz-Schaltnetzteil | Kostengünstige lineare Verstärkung |
1. Sic-igbt-Hybridtechnologie: Kombination der Hochfrequenzeigenschaften von Siliziumkarbid (SiC) zur Steigerung der Effizienz.
2. Höhere Integration: Smart Module (IPM) integriert Antriebs- und Schutzfunktionen.
3. Geringerer Verlust: Optimieren Sie die Rillengitterstruktur.
4. IGBT in Automobilqualität: Geeignet für 800-V-Hochspannungsplattformen von Elektrofahrzeugen (z. B. BYD Semiconductor IGBT).
lIGBT = MOSFET (Steuerung) + BJT (Leistung), geeignet für Hochspannung, Hochstrom Schaltanwendungen.
lHauptvorteile: hohe Spannungsfestigkeit, geringer Durchlassverlust, einfache Ansteuerung.
lTypische Anwendungen: Industrielle Frequenzumwandlung, neuer Energiewechselrichter, Elektroantrieb für Elektrofahrzeuge.
lZukünftige Trends: SiC-Fusion, höhere Integration, geringerer Verlust.
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