IGBT(絕緣柵雙極型晶體管），是由 BJT(雙極結型晶體三極管) 和 MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應管) 組成的復合全控型-電壓驅動(dòng)式-功率半導體器件,其具有自關(guān)斷的特征。簡(jiǎn)單講，是一個(gè)非通即斷的開(kāi)關(guān)，IGBT沒(méi)有放大電壓的功能，導通時(shí)可以看做導線(xiàn)，斷開(kāi)時(shí)當做開(kāi)路。IGBT融合了BJT和MOSFET的兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，如驅動(dòng)功率小和飽和壓降低等。
IGBT模塊是由IGBT與FWD（續流二極管芯片）通過(guò)特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產(chǎn)品，具有節能、安裝維修方便、散熱穩定等特點(diǎn)。
IGBT是能源轉換與傳輸的核心器件，是電力電子裝置的“CPU” 。采用IGBT進(jìn)行功率變換，能夠提高用電效率和質(zhì)量，具有高效節能和綠色環(huán)保的特點(diǎn)，是解決能源短缺問(wèn)題和降低碳排放的關(guān)鍵支撐技術(shù)。
IGBT是以GTR為主導元件，MOSFET為驅動(dòng)元件的達林頓結構的復合器件。其外部有三個(gè)電極，分別為G-柵極，C-集電極，E-發(fā)射極。
在IGBT使用過(guò)程中，可以通過(guò)控制其集-射極電壓UCE和柵-射極電壓UGE的大小，從而實(shí)現對IGBT導通/關(guān)斷/阻斷狀態(tài)的控制。
1）當IGBT柵-射極加上加0或負電壓時(shí)，MOSFET內溝道消失，IGBT呈關(guān)斷狀態(tài)。
2）當集-射極電壓UCE＜0時(shí)，J3的PN結處于反偏，IGBT呈反向阻斷狀態(tài)。
3）當集-射極電壓UCE＞0時(shí)，分兩種情況：
②若柵-射極電壓UGE＜Uth，溝道不能形成，IGBT呈正向阻斷狀態(tài)。②若柵-射極電壓UGE＞Uth ，柵極溝道形成，IGBT呈導通狀態(tài)（正常工作）。此時(shí)，空穴從P+區注入到N基區進(jìn)行電導調制，減少N基區電阻RN的值，使IGBT通態(tài)壓降降低。
IGBT各世代的技術(shù)差異
回顧功率器件過(guò)去幾十年的發(fā)展，1950-60年代雙極型器件SCR,GTR,GTO，該時(shí)段的產(chǎn)品通態(tài)電阻很??；電流控制，控制電路復雜且功耗大；1970年代單極型器件VD-MOSFET。但隨著(zhù)終端應用的需求，需要一種新功率器件能同時(shí)滿(mǎn)足：驅動(dòng)電路簡(jiǎn)單,以降低成本與開(kāi)關(guān)功耗、通態(tài)壓降較低，以減小器件自身的功耗。1980年代初,試圖把MOS與BJT技術(shù)集成起來(lái)的研究，導致了IGBT的發(fā)明。
1985年前后美國GE成功試制工業(yè)樣品（可惜后來(lái)放棄）。自此以后， IGBT主要經(jīng)歷了6代技術(shù)及工藝改進(jìn)。
從結構上講，IGBT主要有三個(gè)發(fā)展方向：
1）IGBT縱向結構：非透明集電區NPT型、帶緩沖層的PT型、透明集電區NPT型和FS電場(chǎng)截止型；
2）IGBT柵極結構：平面柵機構、Trench溝槽型結構；
3）硅片加工工藝：外延生長(cháng)技術(shù)、區熔硅單晶；
其發(fā)展趨勢是：①降低損耗 ②降低生產(chǎn)成本
總功耗＝ 通態(tài)損耗 (與飽和電壓 VCEsat有關(guān))+開(kāi)關(guān)損耗 (Eoff Eon)。同一代技術(shù)中通態(tài)損耗與開(kāi)關(guān)損耗兩者相互矛盾,互為消長(cháng)。
IGBT模塊按封裝工藝來(lái)看主要可分為焊接式與壓接式兩類(lèi)。高壓IGBT模塊一般以標準焊接式封裝為主，中低壓IGBT模塊則出現了很多新技術(shù)，如燒結取代焊接，壓力接觸取代引線(xiàn)鍵合的壓接式封裝工藝。
隨著(zhù)IGBT芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片的最高工作結溫與功率密度不斷提高， IGBT模塊技術(shù)也要與之相適應。未來(lái)IGBT模塊技術(shù)將圍繞 芯片背面焊接固定 與 正面電極互連 兩方面改進(jìn)。模塊技術(shù)發(fā)展趨勢：
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無(wú)焊接、 無(wú)引線(xiàn)鍵合及無(wú)襯板/基板封裝技術(shù)；
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內部集成溫度傳感器、電流傳感器及驅動(dòng)電路等功能元件，不斷提高IGBT模塊的功率密度、集成度及智能度。
IGBT的主要應用領(lǐng)域
作為新型功率半導體器件的主流器件，IGBT已廣泛應用于工業(yè)、 4C(通信、計算機、消費電子、汽車(chē)電子)、航空航天、國防軍工等傳統產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，以及軌道交通、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車(chē)等戰略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
1）新能源汽車(chē)
IGBT模塊在電動(dòng)汽車(chē)中發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用，是電動(dòng)汽車(chē)及充電樁等設備的核心技術(shù)部件。IGBT模塊占電動(dòng)汽車(chē)成本將近10%，占充電樁成本約20%。IGBT主要應用于電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域中以下幾個(gè)方面：
A）電動(dòng)控制系統 大功率直流/交流(DC/AC)逆變后驅動(dòng)汽車(chē)電機；
B）車(chē)載空調控制系統 小功率直流/交流(DC/AC)逆變，使用電流較小的IGBT和FRD；
C）充電樁 智能充電樁中IGBT模塊被作為開(kāi)關(guān)元件使用；
2）智能電網(wǎng)
IGBT廣泛應用于智能電網(wǎng)的發(fā)電端、輸電端、變電端及用電端：
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從發(fā)電端來(lái)看，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊。
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從輸電端來(lái)看，特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術(shù)需要大量使用IGBT等功率器件。
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從變電端來(lái)看，IGBT是電力電子變壓器（PET）的關(guān)鍵器件。
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從用電端來(lái)看，家用白電、 微波爐、 LED照明驅動(dòng)等都對IGBT有大量的需求。
3）軌道交通
IGBT器件已成為軌道交通車(chē)輛牽引變流器和各種輔助變流器的主流電力電子器件。交流傳動(dòng)技術(shù)是現代軌道交通的核心技術(shù)之一，在交流傳動(dòng)系統中牽引變流器是關(guān)鍵部件，而IGBT又是牽引變流器最核心的器件之一。
IGBT國內外市場(chǎng)規模
2015年國際IGBT市場(chǎng)規模約為48億美元，預計到2020年市場(chǎng)規?？梢赃_到80億美元，年復合增長(cháng)率約10%。2014年國內IGBT銷(xiāo)售額是88.7億元，約占全球市場(chǎng)的1∕3。預計2020年中國IGBT市場(chǎng)規模將超200億元，年復合增長(cháng)率約為15%。
從公司來(lái)看，國外研發(fā)IGBT器件的公司主要有英飛凌、 ABB、三菱、西門(mén)康、東芝、富士等。中國功率半導體市場(chǎng)占世界市場(chǎng)的50%以上，但在中高端MOSFET及IGBT主流器件市場(chǎng)上，90％主要依賴(lài)進(jìn)口，基本被國外歐美、日本企業(yè)壟斷。
國外企業(yè)如英飛凌、 ABB、三菱等廠(chǎng)商研發(fā)的IGBT器件產(chǎn)品規格涵蓋電壓600V-6500V，電流2A-3600A，已形成完善的IGBT產(chǎn)品系列。
英飛凌、 三菱、 ABB在1700V以上電壓等級的工業(yè)IGBT領(lǐng)域占絕對優(yōu)勢；在3300V以上電壓等級的高壓IGBT技術(shù)領(lǐng)域幾乎處于壟斷地位。在大功率溝槽技術(shù)方面，英飛凌與三菱公司處于國際領(lǐng)先水平。
西門(mén)康、仙童等在1700V及以下電壓等級的消費IGBT領(lǐng)域處于優(yōu)勢地位。
盡管我國擁有最大的功率半導體市場(chǎng)，但是目前國內功率半導體產(chǎn)品的研發(fā)與國際大公司相比還存在很大差距，特別是IGBT等高端器件差距更加明顯。核心技術(shù)均掌握在發(fā)達國家企業(yè)手中，IGBT技術(shù)集成度高的特點(diǎn)又導致了較高的市場(chǎng)集中度。跟國內廠(chǎng)商相比，英飛凌、 三菱和富士電機等國際廠(chǎng)商占有絕對的市場(chǎng)優(yōu)勢。形成這種局面的原因主要是：
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國際廠(chǎng)商起步早，研發(fā)投入大，形成了較高的專(zhuān)利壁壘。
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國外高端制造業(yè)水平比國內要高很多，一定程度上支撐了國際廠(chǎng)商的技術(shù)優(yōu)勢。
中國功率半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須改變目前技術(shù)處于劣勢的局面，特別是要在產(chǎn)業(yè)鏈上游層面取得突破，改變目前功率器件領(lǐng)域封裝強于芯片的現狀。
總的來(lái)說(shuō)，在技術(shù)差距方面有：高鐵、智能電網(wǎng)、新能源與高壓變頻器等領(lǐng)域所采用的IGBT模塊規格在6500V以上，技術(shù)壁壘較強；IGBT芯片設計制造、模塊封裝、失效分析、測試等IGBT產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)仍掌握在發(fā)達國家企業(yè)手中。
近幾年中國IGBT產(chǎn)業(yè)在國家政策推動(dòng)及市場(chǎng)牽引下得到迅速發(fā)展，已形成了IDM模式和代工模式的IGBT完整產(chǎn)業(yè)鏈，IGBT國產(chǎn)化的進(jìn)程加快，有望擺脫進(jìn)口依賴(lài)。
受益于新能源汽車(chē)、軌道交通、智能電網(wǎng)等各種利好措施，IGBT市場(chǎng)將引來(lái)爆發(fā)點(diǎn)。希望國產(chǎn)IGBT企業(yè)能從中崛起。
