持续缺货的IGBT国产替代有哪些？

  IGBT的短缺预计会持续到2024年，导致IGBT缺货的原因可以简单归为三点，其一是产能受限，扩增缓慢;其二是，车用需求旺盛，

  IGBT，绝缘栅双极型晶体管，是由（BJT）双极型三极管和绝缘栅型场效应管（MOS）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件， 兼有（MOSFET）金氧半场效晶体管的高输入阻抗和电力晶体管（GTR）的低导通压降两方面的优点。

  GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流比较大；（因为Vbe=0.7V，而Ic可以很大（跟PN结材料和厚度有关））MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。（因为MOS管有Rds，如果Ids比较大，就会导致Vds很大）

  IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。很适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机变频器开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

  IGBT最主要的作用就是把高压直流变为交流，以及变频。（所以用在电动车上比较多）

  IGBT有N沟道型和P沟道型两种，主流的N沟道IGBT的电路图符号及其等效电路如下：

  当栅极G为高电平时，NMOS导通，所以PNP的CE也导通，电流从CE流过。

  IGBT与MOSFET不同，内部没有寄生的反向二极管，因此在实际使用中（感性负载）需要搭配适当的快恢复二极管。

  3、可以使用非常低的电压切换非常高的电流。4、电压控制装置，即它没有输入电流和低输入损耗。

  6、通过施加正电压可以很容易地打开它，通过施加零电压或稍微负电压可以很容易地关闭它。

  9、具有比 BJT 和 MOS 管更高的功率增益。10、具有比 BJT 更高的开关速度。

  （1）集电极-发射极标称电压UCES是IGBT在截止状态下集电极与发射极之间可承受的最大电压，一般UCES小于或等于器件的雪崩击穿电压。

  （2）栅极-发射极标称电压UGE是IGBT栅极与发射极之间允许施加的最大电压，通常为20V。栅极的电压信号控制IGBT的导通和关断，其电压不可超过UGE。

  （3）集电极额定电流IC是IGBT在饱和导通状态下，允许持续通过的最大电流。

  （4）集电极-发射极饱和电压UCE是IGBT在饱和导通状态下，集电极与发射极之间的电压降。该值越小，则管子的功率损耗越小。

  （5）开关频率在IGBT的使用说明书里面，开关频率是以开通时间tON、下降时间t1和关断时间tOFF给出的，依据这一些参数可估算出IGBT的开关频率，一般可达30～40kHz。在变频器中，实际使用的载波频率大多在15kHz以下。

  IGBT静态特性曲线包括转移特性曲线和输出特性曲线：其中左侧用于表示IC-VGE关系的曲线叫做转移特性曲线，右侧表示IC-VCE关系的曲线叫做输出特性曲线）转移特性曲线

  IGBT的转移特性曲线是指输出集电极电流IC与栅极-发射极电压VGE之间的关系曲线。

  当VGS≥VGS（th）时，栅极G和衬底p间电场增强，可吸引更加多的电子，使得衬底P区反型，沟道形成，漏极和源极之间电阻大幅度的降低。此时，如果漏源之间施加一偏置电压，MOSFET会进入导通状态。在大部分漏极电流范围内ID与VGS成线性关系，如下图所示。

  这里MOSFET的栅源电压VGS类似于IGBT的栅射电压VGE，漏极电流ID类似于IGBT的集电极电流IC。IGBT中，当VGE≥VGE（th）时，IGBT表明产生沟道，器件导通。

  其中当VDS》0且较小时，ID随着VDS的增大而增大，这部分区域在MOSFET中称为可变电阻区，在IGBT中称为非饱和区；

  当VDS继续增大，ID-VDS的斜率逐渐减小为0时，该部分区域在MOSFET中称为恒流区，在IGBT中称为饱和区；

  这主要是由于IGBT在导通初期，发射极P+/N-结需要约为0.7V的电压降使得该结从零偏转变为正偏所导致的。

  电气启动或加速时，电流过载，一般要求1分钟的时间内，承受1.5倍的过流，择最大负载电流约为119A ，建议选择150A电流等级的IGBT。

  （4）影响IGBT可靠性因素（1）栅电压IGBT工作时，必须有正向栅电压，常用的栅驱动电压值为15～187，最高用到20V， 而棚电压与栅极电阻Rg有很大关系，在设计IGBT驱动电路

  （2）Miller效应为降低Miller效应的影响，在IGBT栅驱动电路中采用改进措施：（1）开通和关断采用不一样栅电阻Rg，ON和Rg，off，确保IGBT的有效开通和关断;（2）栅源间加电容

  充电桩等设备的核心技术部件，在电动汽车中发挥着至关重要的作用，最大的作用于电动车汽车的充电桩、电动控制系统

  3、轨道交通众所周知，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核心部件，而IGBT又是牵引变流器最核心的器件之一，可以说该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。

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