IGBT的作用及應用！

在功能方面，IGBT是一種電路開關，用于幾十到幾百伏、幾十到幾百安的高壓。(相比之下，手機和計算機電路板上的運行電壓較低，傳輸信號是屬于弱電的主要部分。)它可以被認為是晶體管，電壓和電流太大。

家里的燈開關由按鈕控制。IGBT不使用機械按鈕。它是由計算機控制的。具體地說，IGBT的簡化模型有三個接口，兩個（集電極和發射極）連接到高壓電路，和一個接收信號，稱為柵極。給柵極一個高電平信號，開關（在集電極和發射極之間）就會接通；然后給一個低電平信號，開關就會斷開。到柵極的信號是數字信號(即，僅處于高和低狀態)。電壓很低，屬于弱電流。它可以通過相對簡單的驅動電路連接到計算機。實際的“計算機”通常被稱為DSP微處理器，它擅長處理數字信號，并且相對緊湊。

有許多種高壓開關可以用數字信號控制。IGBT作為其中的一種，其特點是在電流和電壓水平下具有最高的開關速度，每秒可以開關數萬次。GTO以前也用于軌道交通列車，但其開關速度低，損耗高。現在它只能在最大電壓和電流超過IGBT的耐久范圍時才能使用。IGCT本質上也是GTO，但其結構已經優化。開關速度和最大電壓電流在GTO和IGBT之間。大功率MOSFET速度快，但不能承受這么大的電壓和電流，否則會燒壞。

這么快的轉換有什么用？

一般的強電流只有50Hz的交流，變壓器可以改變它的電壓，但不能改變它的頻率，不能把它變成直流。利用IGBT開關，可以設計一種電路。通過計算機控制IGBT，可將電源側的交流電流轉換為給定電壓的直流電流，或將各種電力轉換為負載使用所需頻率的交流電流。這種電路叫做轉換器。把交流電轉換成直流的電路叫做整流器；把直流電轉換成交流電的電路叫做逆變器；把直流電轉換成直流電的電路叫做開關電源；把三相交流電轉換成交流銅的電路。rrent稱為矩陣變換器。

如何實現它？

需要談談PWM的概念，在這里我可能不是很清楚。你有沒有見過家里的照明燈接觸不良時閃爍得很快？閃光燈好像沒亮嗎?這是因為閃爍的燈點亮0.1秒，然后熄滅0.1秒。總共0.2秒，它只發出0.1秒的正常光，所以看起來很暗。強電本質上是電的傳輸，所以這個原理也可以使用。如果電器中的電流幾乎不變，300V電壓在第一個0.2秒內被連接，0V電壓在第二個0.1秒內被連接，那么在接下來的0.3秒內它將等效于電器兩端的200V電壓。我們稱這個300V的電壓，只持續0.2秒，為一個脈沖。通過在0.3秒內改變脈沖所占的時間，可以實現此時的等效電壓在0-300V內成為任意值，即所謂的脈寬調制（PWM）。電壓從高到低的總變化時間越短，電壓越接近等效電壓。

維基百科日語中的圖表說明了通過PWM獲得不同直流電壓的方法。

維基百科日語的一幅圖片說明了通過PWM獲得不同電壓和頻率的交流電的方法。

當然，您會問，為什么電器中的電流幾乎不變，因為開關沒有與電器直接串聯。實際的轉換器電路將稍微復雜一些，當開關斷開時，另一個電路將自動激活，以確保電流是連續的。（還有反轉電路，當開關斷開時，電源是從電源到電器的，而當電源關閉時，電源不是從電源來的。）如果您沒有學習過電容電感和二極管，您可以知道這就是這種情況。

簡而言之，我現在有一個強電流，它的電壓和頻率由我控制。這種強電可以用來驅動高速電機。目前，交流電動機在高速鐵路中得到廣泛應用。結構簡單，省電，但速度難以調節。幸運的是，其速度與輸入交流電源的頻率密切相關，因此可以使用IGBT變換器產生強電壓和控制頻率以靈活控制電機的速度。反映在高速鐵路上，是高速列車的速度。這叫做VVVF。

除了高速鐵路，如電動車輛，變頻空調，風力渦輪機和許多其他場合使用的交流電動機，IGBT和匹配電路被用來控制電動機。在太陽能發電廠和電能存儲領域，IGBT主要用于交流和直流轉換。