功率半導(dǎo)體的兩大功能是開關(guān)與電能轉(zhuǎn)換，主要可以依據(jù)工作頻率與功率大小將 功率半導(dǎo)體分為不同類型，IGBT屬于功率半導(dǎo)體領(lǐng)域中高電壓低頻率應(yīng)用的一種。功率器件通過調(diào)節(jié)改變電子元器件的功率來實(shí)現(xiàn)電源開關(guān)和電能轉(zhuǎn)換的功能，主要體現(xiàn)在變頻、整流、變壓、開關(guān)等方面。其應(yīng)用范圍廣泛，包括工控、風(fēng)電、光伏、電動(dòng)汽車與充電樁、軌交、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。IGBT屬于其中偏向高電壓、中低頻率應(yīng)用場景的一類產(chǎn)品。一般低壓IGBT常用于變頻白色家電、新能源汽車零部件等領(lǐng)域；中壓 IGBT常用于工業(yè)控制、新能源汽車等領(lǐng)域；高壓IGBT 常用于軌道交通、電網(wǎng)等領(lǐng)域。
IGBT不僅繼承了MOSFET的高輸入阻抗和快速開關(guān)速度，還具備了BJT的低導(dǎo)通壓降和強(qiáng)電流處理能力。這種綜合優(yōu)勢(shì)使得IGBT在高壓、高電流和高頻率條件下表現(xiàn)出色，成為驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變頻器、逆變器及電源系統(tǒng)等設(shè)備中的理想選擇。其高電壓承受能力通常可達(dá)數(shù)千伏特，使其在高壓應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)，如電網(wǎng)變流器和高壓逆變器。
IGBT 應(yīng)用范圍按照領(lǐng)域的不同主要可以分為三大類：消費(fèi)類，工業(yè)類，汽車類。IGBT 單管主要應(yīng)用于小功率家用電器、分布式光伏逆變器；IPM 模塊應(yīng)用于變頻空調(diào)、變頻冰箱等白色家電產(chǎn)品。IGBT 模塊主要應(yīng)用于大功率工業(yè)變頻器、電焊機(jī)、新能源汽車（電機(jī)控制器、車載空調(diào)、充電樁）等領(lǐng)域。而在新能源領(lǐng)域，IGBT更是風(fēng)電和太陽能逆變器中的關(guān)鍵組件，對(duì)于提高能源轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性至關(guān)重要。在新能源汽車領(lǐng)域，電動(dòng)汽車的電機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)IGBT的依賴尤為顯著，其高效率和低損耗特性為電動(dòng)汽車的續(xù)航能力和動(dòng)力性能提供了有力保障。
1、IGBT是電動(dòng)汽車和直流充電樁等設(shè)備的核心器件，直接影響電動(dòng)汽車的動(dòng)力釋 放速度、車輛加速能力和高速度，相對(duì)來說汽車芯片認(rèn)證周期高達(dá) 3-5 年。IGBT主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)、DC/DC升壓變換器、雙向DC/AC逆變器，以及充電端的DC/DC降壓變換器。對(duì)于電動(dòng)控制系統(tǒng)，作用于大功率直流/交流(DC/AC)逆變后汽車電機(jī)的驅(qū)動(dòng)；對(duì)于車載空調(diào)控制系統(tǒng)，作用于小功率直流/交流(DC/AC)的逆變；對(duì)于充電樁，在智能充電樁中被作為開關(guān)元件使用。
2、IGBT是光伏逆變器的“心臟”，在光伏領(lǐng)域中市場需求提速較快。IGBT 等功率器件作為光伏逆變器、風(fēng)電變流器及儲(chǔ)能變流器的核心半導(dǎo)體部件，對(duì)電能起到整流、逆變等作用，以實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電的交流并網(wǎng)、儲(chǔ)能電池的充放電等功能。其中光伏逆變器是最主要的應(yīng)用場景，光伏 IGBT對(duì)于可靠性的要求非常高，新能源發(fā)電輸出的電能需要通過光伏逆變器將整流后的直流電逆變?yōu)榉想娋W(wǎng)要求的交流電后輸入電網(wǎng)，這種線路需要將IGBT模塊性能的可用性實(shí)現(xiàn)最大化以保持電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
3、IGBT在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用范圍較大，主要是在變頻器、UPS 電源以及逆變焊機(jī)等設(shè)備的使用。變頻器依靠內(nèi)部 IGBT的開關(guān)來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，變頻器產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展勢(shì)必導(dǎo)致IGBT需求提升。逆變焊機(jī)的工作原理主要是通過將低頻交流電經(jīng)過整流濾波變成直流，再通過 IGBT將直流逆變成千赫茲到萬赫茲的中頻交流電，同時(shí)經(jīng)變壓器降至適合于焊接的幾十伏電壓，再次整流并經(jīng)過濾波輸出平穩(wěn)的直流電，進(jìn)行焊接工作。UPS即不間斷電源(Uninterruptible Power Supply)，是一種含有儲(chǔ)能裝置的不間斷電源，主要用于給部分對(duì)電源穩(wěn)定性要求較高的設(shè)備，提供不間斷的電源。在 UPS 電源內(nèi)部有整流器與逆變器，進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換過程需要用到IGBT。
4、白色家電中實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換均需要功率半導(dǎo)體，其中變頻家電中智能模塊（IPM） 主要會(huì)用到 IGBT。白色家電中變頻功能實(shí)現(xiàn)均需要IPM 模塊，變頻白電主要包括變頻空調(diào)、變頻冰箱和變頻洗衣機(jī)，這些是應(yīng)用最廣泛的消費(fèi)家電產(chǎn)品。
5、IGBT器件已成為軌道交通車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(xiàn)代軌道交通的核心技術(shù)之一，在交流傳動(dòng)系統(tǒng)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。牽引逆變器將1500VDC 直流轉(zhuǎn)化成變頻變壓的交流電，通過 IGBT完成逆變電源輸出， 此為地鐵車輛最常見的變流系統(tǒng)。牽引變流器輸入端為三重四象限變流器(網(wǎng)側(cè)變流器)，直接連接到主變壓器的 3 個(gè)牽引繞組輸出端：牽引變流器輸出端為三相逆變器 (電機(jī)側(cè)變流 器) ，直接與牽引電機(jī)連接。動(dòng)車組中的列車供電、冷卻風(fēng)扇電機(jī)、牽引通風(fēng)機(jī)電機(jī)都需要應(yīng)用逆變器，以及交流輔助發(fā)電機(jī)通過整流模塊進(jìn)行電流轉(zhuǎn)換。
