IGBT功率半导体是什么？

作者：SPEA飞针测试

功率半导体器件也被称作电力电子器件或功率器件，它是具有包括变频、变压、变流、功率管理等功率管理能力的一种特殊开关。在消费电子、新能源、电动汽车、工业制造等领域有着广泛的应用。2022年以来，全球的的IGBT器件呈现供不应求的态势，中国 IGBT 行业市场规模有望在2023年达到 290.8 亿元。

• IGBT功率半导体是什么？

业内通常将功率半导体开器件分为三大类：

二极管：开关状态由主电路（功率电路）自身控制，因此又称为一被动开关、不可控开关。

可控硅：能够被低功率的控制信号打开，但只能由主电路（功率电路）自身来关断而不能被控制信号关断，因此又被称为半可控开关。

可控开关：半导体可控开关包括GTO、IGCT、GTR、IGBT、VMOS等在功率器件中，IGBT模块备受各行业青睐，甚至还入选了我国重大科技专项重点扶持项目。它兼具MOSFET(绝缘栅型场效应管)及BJT(双极型三极管)两类器件优势，开关速度快、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小、导通电压低、通态电流大、损耗小，在高压、大电流、高速等方面同样优势明显。

• IGBT功率半导体的主要应用领域有哪些？

IGBT模块可以分为低压（600V以下），中压（600V-1200V）和⾼压(1200V-6700V)，IGBT主要用于变频器逆变和其他逆变电路。将直流电压逆变成频率可调的交流电。它有阴极，阳极，和控制极。关断的时候其阻抗是非常大的基本是断路，接通的时候存在很小的电阻，通过接通或断开控制极来控制阴极和阳极之间的接通和关断。其主要应用领域如下：新能源汽车在新能源汽车中，IGBT模块是电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。IGBT模块占电动汽车成本将近5％，占充电桩成本约20％。

IGBT主要应用于电动汽车领域中以下几个方面：

1、电动控制系统大功率直流／交流（DC／AC）逆变后驱动汽车电机。

2、车载空调控制系统小功率直流／交流（DC／AC）逆变，使用电流较小的IGBT和FRD。

3、充电桩智能充电桩中IGBT模块被作为开关元件使用。

轨道交通

IGBT器件已成为轨道交通车辆牵引变流器和各种辅助变流器的主流电力电子器件。交流传动技术是现代轨道交通的核心技术之一，在交流传动系统中牵引变流器是关键部件，而IGBT又是牵引变流器最核心的器件之一

电网及家电

电网系统在朝着智能化方向发展，智能电网的发电端、输电端、变电端及用电端与IGBT联系密切，风力发电、光伏发电中的整流器和逆变器都需要使用IGBT模块。特高压直流输电中FACTS柔性输电技术需要大量使用IGBT等功率器件，此外IGBT是电力电子变压器（PET）的关键器件。在家电中，微波炉、LED照明驱动等对于IGBT需求也在持续提升。

光伏产业

IGBT是光伏逆变器、储能逆变器的核心器件。IGBT模块占光伏逆变器价值量的15%至20%，不同的光伏电站需要的IGBT产品略有不同，比如集中式光伏主要采用IGBT模块，而分部式光伏主要采用IGBT单管或模块。

国内IGBT供不应求主要原因有很多。

需求方面：我国新能源、电动汽车行业持续增长，进一步带动了IGBT的需求；在制造端，IGBT的主要厂商为英飞凌、安森美、意法半导体、富士电机、三菱电机等海外半导体厂商，国内IGBT产业链和产能还无法实现自给自足，此外受到疫情、国际环境、原材料涨价等因素影响，IGBT供货不稳定现象愈加明显。

长期以来，中高端IGBT主流器件市场被欧美企业垄断，想要实现国产替代进口还有很长一段路要走，IGBT想要实现国产化，需要更多厂商加大研发及生产制造方面的投入，提升IGBT器件的产能与品质。

以上便是IGBT器件的简要介绍，IGBT功率器件需要进行严格测试来保障其质量，在IGBT模块测试过程中，不仅需要先进的测试设备，还需要专业的技术人员依据要求设计合理的测试方案。

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