什么是IGCT？什么是IGBT？两者有何区别与联系

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什么是IGCT？

IGCT（Integrated Gate-Commutated Thyristor），中文名称：集成门极换流晶闸管。或者称为GCT（Gate-Commutated Thyristor），即门极换流晶闸管。它结合了 GTO（门极可关断）晶闸管和 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的特性。是20世纪90年代后期出现的新型电力电子器件。

IGCT设备类型及其从顶侧到底侧的横截面示意图（垂直横截面）

IGCT整体功能类似可关断晶闸管（GTO），是完全可控的功率开关，其导通及关断都是由控制信号（闸极）控制。由于结合了 MOSFET特性，与传统GTO比起来它的性能更加优异。其容量与GTO相当，但开关速度比GTO快10倍，而且可以省去GTO应用是庞大而复杂的缓冲电路。

特性

1、开关损耗低

可任意选择开关频率以满足最后应用的需要。以前功率设备在额定电流下只能工作在250Hz以内，而IGCT的工作频率可以达到这个速度的4倍。例如，在电机传动系统中，如选取更快的开关速度，将可以提高系统的效率。另一方面，如对IGCT选用较低的开关速度，逆变器系统的效率将有所提高，同时损耗更低。

2、辅助电路简化

iGCT的独特特性在于其无需缓冲电路也可以工作，这对设计来说是非常有利的。无缓冲电路的逆变器损耗低结构紧凑、所用的元件更少、可靠性更好。iGCT结构中集成了续流二极管，使得以IGCT为基础的设备得以简化

3、门极驱动功率低

GTO采用传统的阳极短路结构来实现通态压降和低关断损耗，缺导致了门极触发电流的增加。IGCT采用的透明阳极发射技术使触发电流和后沿电流很小，总的通态门极电流仅为GTO的1/10，大大减小了门极触发几率。

4、存储时间短

可靠性高IGCT器件与大规模反并联二极管的集成不但可以减小存储时间,而且使关断时间的绝对值和离散性大为减小，使IGCT可以安全地应用于中高压串联。如果发生过电流失效，器件烧毁使其自身关断，而不会像IGBT那样会对邻近的元件造成危险，加强了整体电路的安全性。

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什么是IGBT？

IGBT是双极型三极管（BJT）和绝缘栅型场效应管（MOS）结合组成的，综合BJT高电流密度和MOS高输入阻抗的特点，具有驱动功率小而饱和压降低的显著性能优势，在电子元器件中发挥电源开关和电能转换两大功能，广泛应用于新能源汽车、工业控制、白色家电、新能源发电、轨道交通等领域，其中车规级IGBT的安全稳定性要求高于消费级和工业级IGBT。

特性

1、静态特性

IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。

伏安特性是指以栅源电压Ugs 在截止状态下的IGBT ，正向电压由J2 结承担，反向电压由J1结承担。

转移特性是指输出漏极电流Id 与栅源电压Ugs 之间的关系曲线。当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT 处于关断状态。

开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。IGBT 处于导通态时，由于它的PNP 晶体管为宽基区晶体管，所以其B 值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET 的电流成为IGBT 总电流的主要部分

IGBT的典型开关电路图

2、动态特性

动态特性也称为开关特性。

IGBT的开关特性是指漏极电流和漏源极电压之间的关系。当IGBT处于导通状态时，其B值极低，因为其PNP晶体管是宽基极晶体管。虽然等效电路是达林顿结构，但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。

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两者的区别与联系

工艺

由上文介绍可知，IGCT是 MOSFET与GTO结合后的产物，因此IGCT势必兼顾了 MOSFET的部分优点。

首先我们来看一下IGCT与IGBT两者的结构区别以及工艺区别。

IGBT（含IEGT）与IGCT的结构特征与主要工作特性

IGBT（含IEGT）与IGCT器件的封装结构对比

市场

其次，我们从市场普及率上对两者加以区分。

相对于IGBT而言，目前IGCT的技术成熟度落后于IGBT，且投放市场的时间较晚，这便导致了在市场普及率上，IGBT优于IGCT。

全球晶闸管IGCT产值及发展趋势：（2018-2029）&（百万元）

资料来源：第三方资料、新闻报道、业内专家采访及GlobaInfoResearch整理研究

全球与中国IGBT市场规模及增长预计：（2017-2024）&（亿美元）

资料来源：质链网

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谁将指引电力电子器件发展方向？

众所周知，电力电子器件的发展正朝着高性能、低成本、小体积、环保的方向前进。而在这场改变中，IGCT和IGBT中到底谁将成为电力电子器件新的领军人物，亦或是其他电力电子器件脱颖而出，拿下“桂冠”，都将取决于技术创新的速度和市场需求的变化。关于此项问题，目前学术界仍争论不断，最终也许只能等待时间为我们交上答卷。





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