IGBT

有的朋友跟我说经常会看到IGBT这个东东，但就是搞不清楚是个啥。

百度一下：IGBT就是绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)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。

看完仍然是一脸懵逼……

这里就简单科普下。

其实绝大多数赌友们关于IGBT的疑问主要可以概括为三部分：

1.     这玩意儿到底是不是芯片？（炒芯片到底有没有它的份？）

2.     这玩意儿到底能干啥？（那么多人吹它，到底牛在哪？）

3.     这玩意儿到底是怎么用到各种牛逼领域的？（能不能用人话把这玩意儿咋用说明白？）

首先，一句话确定前两点，IGBT是芯片，他的唯一功能就是作为电路的“开关”。这种开关的特性是，有别于其他一些不那么给力的开关，这种开关的牛逼之处是他可以用一秒钟开关几万次的频率工作还不容易坏，这每秒几万次的开关我们可以通过电路控制，而且是在工作电压和电流都很高的电路（即强电电路，主要用作动力；与之相对的像智能手机这类设备中使用的电路称为弱电电路，弱电电路主要用作信号）里完成的。所以它很牛，牛在在他擅长的“可控强电开关”这个领域完爆大多数其他器件。

然后来说怎么用的问题。我们知道IGBT小到家里用的空调、电磁炉，大到电车、高铁都能用，而且都被誉为核心部件。结合上面说过的用途，我们可以推断，这些应用的关键功能中，都需要用到“疯狂的开关”。所以我们的问题就是IGBT这种“疯狂的开关”为啥能够实现这些应用的功能。我们先把这些个应用的部分核心功能简单拆分一下：空调、电磁炉的核心功能是不同档位的制冷、制热，电车的核心功能包含电池的充电及灵活放电驱动电机，高铁的驱动靠交流电机，与电车有类似之处。这些应用有一个共同点，就是需要把输入的电能在一定范围内灵活可控的变出各种各样的“大小”和“方向”，以符合他们的使用需求。比如电车，我在充电时就需要把交流电变成直流电才能充进去，而在开车时，又需要电池能够以时高时低的速度放电，来满足我对速度变化的需求。这种可以把电能进行花式变换的东西统称“变换器”，而变换器实现花式变换的核心，就是开关。

举个简单的例子。

如上图（忽略画技，不要在意这些细节），我们有一节电池和一个用电设备（红球），想让这个球里的电流方向每秒钟变一次，也就是一秒从右往左流（沿着红线走），一秒从左往右流（沿着蓝线走）。这个就可以通过加四个开关和几段导线来实现。

如上图，我们只要让红色开关和蓝色开关每秒钟交替闭合一次，即这秒红色闭合蓝色打开，下一秒换蓝色闭合红色打开，交替往复，就能实现我们的目的。同时，如果我们改变一下两种开关打开和闭合的时间，我们就可以在电池性能范围内，对单位时间流过红球的电量实现精准的控制。

如果把这里的开关换成每秒开合几万次的IGBT，再弄个程序控制IGBT的开合，我们就可以在每秒上万次的频率范围内任意调整通过用电设备的电流了。再进一步，把这里的电池换成供电系统，把红球换成高铁，这个回路就成为了高铁电机的供电回路，能够根据需求为高铁提供动力支持。而IGBT稳定的超高开合频率，为我们对电流控制中最重视的稳定性和连续性提供了保障，因此被视为各种强电应用的核心。有了这个核心，我们就可以发挥智慧设计各种牛逼的控制电路，来实现“花式用电”。IGBT为本，设备回路及控制电路为用。

所以总结一下，IGBT是一种应用于强电场景的可控高频开关，配合合理的控制回路可以在电源性能范围内实现对电流的精确、稳定的控制。所以被称为“电力电子装置的CPU”。​​​