三极管-MOSFET-IGBT的区别是什么

IGBT（全称Insulated Gate Bipolar Transistor），即绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOSFET（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。由于导通损耗小、通态电流大等特性，IGBT主要应用于高压、大电流的中大功率场景，作为能源转换与传输的核心器件，IGBT广泛应用于新能源汽车、新能源发电、工控、变频家电等领域，被称为“电力电子系统的CPU”。在实际应用中，IGBT通常可分为IGBT模块、IGBT分立器件及IPM三类：

IGBT模块（2019年市场规模亿美元，占比51%）：由IGBT与FWD通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品。IGBT模块可将多个IGBT芯片以绝缘方式组装到DBC基板上，进行模块化封装，有效提升了可靠性和稳定性，降低了外部电路的复杂性，也更适合高压和大电流场景，是目前IGBT最常见的应用模式。

IGBT分立器件（2019年市场规模亿美元，占比22%）：又称IGBT单管，采用N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，给PNP型晶体管提供基极电流使其导通，电流通常在100A以下，故适用功率较低，外部电路较为复杂。

IPM（2019年市场规模亿美元，占比26%）：即智能功率模块（Intelligent Power Module），是一种将IGBT等功率开关器件、驱动电路及保护电路等集成在一起的半导体模块，通过模块化的方法，IPM具有可降低设计成本、可靠性高、可自我诊断/保护等优势，主要应用变频白色家电领域。

分立器件主要以功率半导体器件为主，本质上就是进行功率处理的，具有处理高电压、大电流能力的器件，主要用途包括电压/电流的变频、变压、变相、整流、逆变、开关等。

功率半导体器件按照控制种类可以分为不可控型、半可控型、全控型三大类产品，其中：

不可控型：主要为二极管相关产品，为两端器件，分别为阳极和阴极，二极管的开关状态完全取决于加在阳极和阴极之间的电压。当所加电压确定后，二极管的开通和关闭不能通过器件本身进行控制，故称之为不可控型器件；

半可控型：主要为晶闸管产品，为三端器件，除了阳极、阴极之外，还增加了一个控制门极。这种产品的开通除了在阳极和阴极之间加一定的电压之外，还需要在门极和阴极之间输入可控功率。这类产品一旦开通就无法再通过门极来关断，因此被称为半可控型器件；

全控型：主要为BJT、MOSFET、IGBT等类产品，为三端器件，这类产品可以同时控制开通与关断，称之为全控型器件；

由于其开关完全可控的特点，全控型功率器件被广泛使用，主要包括BJT、MOSFET、IGBT等，其中：

BJT即Bipolar Junction Transistor（双极结型晶体管），属于电流控制器件，BJT主要特点是饱和压降低，通态电流大，耐压高，并且双极型晶体管体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可靠性高，应用十分广泛。但是双极型晶体管开关速度慢，输入阻抗低，功耗大，限制了其在大规模集成电路中的应用。目前BJT已广泛用于广播、电视、通信、雷达、计算机、自控装臵、电子仪器、家用电器等领域，起放大、振荡、开关等作用；

MOSFET即Metal-Oxide-Semi Field Effect Transistor（金氧半导体场效应管），属于电压控制器件，MOSFET主要特点就是驱动电路简单，驱动功率低，开关速度快，高频特性好，最高工作频率可以达到1MHz以上，适用于开关电源和高频感应加热等高频场合，且安全工作区广，没有二次击穿问题，耐破坏性强。但是MOSFET也因为电流容量小，耐压低，饱和压降高，不适用于大功率装臵。目前MOSFET主要应用于电压低于1000V，功率从几瓦到数千瓦的场合，广泛应用于充电器，适配器，电机控制，PC电源，通信电源，新能源发电，UPS，充电桩等场合；

IGBT即Insulated Gate Bipolar（绝缘栅双极晶体管），属于电压控制器件，是由BJT 和MOSFET 组成的复合功率半导体器件。

IGBT结合了BJT和MOSFET的优点，既有MOSFET 的开关速度快、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小的优点，又有BJT 导通电压低、通态电流大、损耗小的优点，在高压、大电流、高速等方面是其他功率器件不能比拟的，因而是电力电子领域较为理想的开关器件，是未来应用发展的主要方向。

当然，IGBT并不能完全替代BJT、MOSFET，三者根据各自的器件性能优势，都有适合的应用领域。BJT更强调工作功率，MOSFET更强调工作频率，而IGBT是工作功率和频率兼具。

从2017年WSTS统计的功率器件市场上来看，二极管、晶闸管、BJT、MOSFET、IGBT都占据较大的份额，其中MOSFET占比最多31%，其次是二极管和整流桥，占比29%，BJT和晶闸管占比21%，IGBT占比19%。

从物理特性来看：IGBT是由BJT和MOSFET组成的复合器件，相比MOSFET牺牲了一定的开关速度，但具有其输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单等特点，又兼具了BJT导通压降低、通态电流大、损耗小的特点，这些物理特性使得IGBT常用于工控、新能源汽车、光伏/风力发电、变频家电、动车等中大功率应用。

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