IGBT(绝缘栅双极型晶体管），是由 BJT(双极结型晶体三极管) 和 MOS(绝缘栅型场效应管) 组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件,其具有自关断的特征。简朴讲，是一个非通即断的开关，IGBT没有放大电压的功效，导通时可以看做导线，断开时当做开路。IGBT融合了BJT和MOSFET的两种器件的优点，如驱动功率小和饱和压降低等。

IGBT模块是由IGBT与FWD（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产物，具有节能、安装维修利便、散热稳定等特点。IGBT是能源转换与传输的焦点器件，是电力电子装置的“CPU”。

接纳IGBT举行功率变换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点，是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。IGBT是以GTR为主导元件，MOSFET为驱动元件的达林顿结构的复合器件。其外部有三个电极，划分为G-栅极，C-集电极，E-发射极。

在IGBT使用历程中，可以通过控制其集-射极电压UCE和栅-射极电压UGE的巨细，从而实现对IGBT导通/关断/阻断状态的控制。1）当IGBT栅-射极加上加0或负电压时，MOSFET内沟道消失，IGBT呈关断状态。2）当集-射极电压UCE＜0时，J3的PN结处于反偏，IGBT呈反向阻断状态。

3）当集-射极电压UCE＞0时，分两种情况：若栅-射极电压UGE＜Uth，沟道不能形成，IGBT呈正向阻断状态。若栅-射极电压UGE＞Uth ，栅极沟道形成，IGBT呈导通状态（正常事情）。

此时，空穴从P+区注入到N基区举行电导调制，淘汰N基区电阻RN的值，使IGBT通态压降降低。IGBT各世代的技术差异回首功率器件已往几十年的生长，1950-60年月双极型器件SCR,GTR,GTO，该时段的产物通态电阻很小；电流控制，控制电路庞大且功耗大；1970年月单极型器件VD-MOSFET。

但随着终端应用的需求，需要一种新功率器件能同时满足：驱动电路简朴,以降低成本与开关功耗、通态压降较低，以减小器件自身的功耗。1980年月初,试图把MOS与BJT技术集成起来的研究，导致了IGBT的发现。1985年前后美国GE乐成试制工业样品（惋惜厥后放弃）。

自此以后， IGBT主要履历了6代技术及工艺革新。从结构上讲，IGBT主要有三个生长偏向：1）IGBT纵向结构：非透明集电区NPT型、带缓冲层的PT型、透明集电区NPT型和FS电场停止型；2）IGBT栅极结构：平面栅机构、Trench沟槽型结构；3）硅片加工工艺：外延生长技术、区熔硅单晶；其生长趋势是：①降低损耗 ②降低生产成本总功耗＝ 通态损耗 (与饱和电压 VCEsat有关)+开关损耗 (Eoff Eon)。同一代技术中通态损耗与开关损耗两者相互矛盾,互为消长。

IGBT模块按封装工艺来看主要可分为焊接式与压接式两类。高压IGBT模块一般以尺度焊接式封装为主，中低压IGBT模块则泛起了许多新技术，如烧结取代焊接，压力接触取代引线键合的压接式封装工艺。

随着IGBT芯片技术的不停生长，芯片的最高事情结温与功率密度不停提高， IGBT模块技术也要与之相适应。未来IGBT模块技术将围绕 芯片反面焊接牢固 与 正面电极互连 两方面革新。

模块技术生长趋势：无焊接、 无引线键合及无衬板/基板封装技术；内部集成温度传感器、电流传感器及驱动电路等功效元件，不停提高IGBT模块的功率密度、集成度及智能度。IGBT的主要应用领域作为新型功率半导体器件的主流器件，IGBT已广泛应用于工业、 4C(通信、盘算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、国防军工等传统工业领域，以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴工业领域。1）新能源汽车IGBT模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用，是电动汽车及充电桩等设备的焦点技术部件。

IGBT模块占电动汽车成本快要10%，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：A）电动控制系统 大功坦白流/交流(DC/AC)逆变后驱动汽车电机；B）车载空调控制系统 小功坦白流/交流(DC/AC)逆变，使用电流较小的IGBT和FRD；C）充电桩 智能充电桩中IGBT模块被作为开关元件使用；2）智能电网IGBT广泛应用于智能电网的发电端、输电端、变电端及用电端：从发电端来看，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。

从输电端来看，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。从变电端来看，IGBT是电力电子变压器（PET）的关键器件。

从用电端来看，家用白电、 微波炉、 LED照明驱动等都对IGBT有大量的需求。3）轨道交通IGBT器件已成为轨道交通车辆牵引变流器和种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焦点技术之一，在交流传动系统中牵引变流器是关键部件，而IGBT又是牵引变流器最焦点的器件之一。IGBT海内外市场规模2015年国际IGBT市场规模约为48亿美元，预计到2020年市场规模可以到达80亿美元，年复合增长率约10%。2014年海内IGBT销售额是88.7亿元，约占全球市场的1∕3。预计2020年中国IGBT市场规模将超200亿元，年复合增长率约为15%。

从公司来看，外洋研发IGBT器件的公司主要有英飞凌、 ABB、三菱、西门康、东芝、富士等。中国功率半导体市场占世界市场的50%以上，但在中高端MOSFET及IGBT主流器件市场上，90％主要依赖入口，基本被外洋西欧、日本企业垄断。外洋企业如英飞凌、 ABB、三菱等厂商研发的IGBT器件产物规格涵盖电压600V-6500V，电流2A-3600A，已形成完善的IGBT产物系列。

英飞凌、 三菱、 ABB在1700V以上电压品级的工业IGBT领域占绝对优势；在3300V以上电压品级的高压IGBT技术领域险些处于垄断职位。在大功率沟槽技术方面，英飞凌与三菱公司处于国际领先水平。西门康、仙童等在1700V及以下电压品级的消费IGBT领域处于优势职位。

只管我国拥有最大的功率半导体市场，可是现在海内功率半导体产物的研发与国际大公司相比还存在很大差距，特别是IGBT等高端器件差距越发显着。焦点技术均掌握在蓬勃国家企业手中，IGBT技术集成度高的特点又导致了较高的市场集中度。跟海内厂商相比，英飞凌、 三菱和富士电机等国际厂商占有绝对的市场优势。

形成这种局势的原因主要是：国际厂商起步早，研发投入大，形成了较高的专利壁垒。外洋高端制造业水平比海内要高许多，一定水平上支撑了国际厂商的技术优势。中国功率半导体工业的生长必须改变现在技术处于劣势的局势，特别是要在工业链上游层面取得突破，改变现在功率器件领域封装强于芯片的现状。

总的来说，在技术差距方面有：高铁、智能电网、新能源与高压变频器等领域所接纳的IGBT模块规格在6500V以上，技术壁垒较强；IGBT芯片设计制造、模块封装、失效分析、测试等IGBT工业焦点技术仍掌握在蓬勃国家企业手中。近几年中国IGBT工业在国家政策推动及市场牵引下获得迅速生长，已形成了IDM模式和代工模式的IGBT完整工业链，IGBT国产化的历程加速，有望挣脱入口依赖。

受益于新能源汽车、轨道交通、智能电网等种种利好措施，IGBT市场将引来发作点。希望国产IGBT企业能从中崛起。

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