The Beauty of Taiwan

         2019 IGBT Market Share

         由Infineon Quarterly Financial Results的資料一窺各廠家在IGBT市場占有的比例。


         半導體功率開關元件是電能轉換及使用時最重要的元件，功率開關的性能決定了電力系統轉換及使用時的效率，不論在學術或產業領域都投入了大量資源從事電力電子元件的開發及改良。在眾多的電力電子元件中，MOSFET與IGBT無疑是最重要且廣泛應用的元件，無論在汽車、家電乃至於地鐵、太陽能發電系統中都大量使用這些元件。

         在電力系統應用中，MOSFET基於良好的開關特性及較高的導通電阻特性應用於高頻，低功率系統。較大功率的系統多半採用IGBT元件但受限於IGBT的元件特性，系統操作頻率遠低於MOSFET元件。

         IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）自80年代問世以來，憑藉優良的功率密度特性已逐漸取代雙極電晶體成為電力電子系統的主要元件之一，已廣泛應用於電能傳輸管理，軌道交通，電機驅動，風力/太陽能發電等領域，是目前發展最快的電力電子元件之一。IGBT結合了雙極電晶體與MOSFET的優點，具有MOSFET的輸入阻抗高、控制功率小、驅動電路簡單，開關速度高等優點，同時也有具備雙極電晶體的電流密度大、飽和電壓低等優點。比起其它電力電子元件在高壓、大電流、開關速度三方面有無可替代的優點。

         一般在最高約250伏特（V），而額定輸出功率低於500瓦（W）的低壓應用中，推薦採用MOSFET。與IGBT相比，MOSFET有較低的開關損耗，及允許更高的運作頻率，從而可採用更小的濾波元件。最新一代MOSFET是典型的功率元件，用於電訊、網路和電腦中的直流對直流（DC-DC）同步降壓轉換器中。

         IGBT推薦用於更高電壓，特別是高於1,000V電壓，而輸出功率在5kW或更高的範圍之內的應用。由於IGBT具有雙極性電晶體的輸出開關和導通特性，所以其緩慢的關斷或電流拖尾，都趨向於將IGBT的開關頻率限制在少於20-50kHz。另外，絕緣閘極架構允許元件受電壓控制，與MOSFET類似，從而可以簡化閘極驅動電路的設計。

         在電力電子系統中，一般認為IGBT最佳用於低頻和高壓應用，而MOSFET更適用於較低電壓和高頻的應用。儘管這種觀點仍然適用，但晶片和封裝的改進，使這兩種元件於愈來愈廣泛的操作環境中，同樣能夠發揮強大的性能。

~ data from 矽基電力電子半導體元件