IGBT技术水平及行业前景分析（附报告目录）

1、行业概况

IGBT 是 Insulated Gate Bipolar Transistor 的缩写，即绝缘栅双极型晶体管。它是由 BJT 和 MOSFET 组成的复合功率半导体器件，既有 MOSFET 的开关速度高、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。正是由于具有上述优点，IGBT 自 20 世纪 80 年代末开始工业化应用以来发展迅速，不仅在工业应用中取代了 MOSFET 和 GTR，甚至已扩展到 SCR及 GTO 占优势的大功率应用领域，还在消费类电子应用中取代了 BJT、MOSFET等功率器件的许多应用领域。

相关报告：北京普华有策信息咨询有限公司《2020-2026年IGBT行业需求前景及投资可行性研究报告》

IGBT主要应用

资料来源：普华有策

作为工业控制及自动化领域的核心器件，IGBT 模块在电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等诸多领域都有广泛的应用。随着新能源汽车的发展以及变频白色家电的普及，IGBT 的市场热度持续升温。它不仅在工业应用中提高了设备的自动化水平、控制精度等，也大幅提高了电能的应用效率，同时减小了产品体积和重量，节约了材料，有利于建设节约型社会。

2、IGBT 行业技术特点及技术水平

IGBT 核心技术为 IGBT 芯片、快恢复二极管芯片的设计和生产以及 IGBT模块的设计、制造和测试。芯片设计、生产和模块设计、制造和测试均为 IGBT模块的核心生产工序。

（1）IGBT 芯片、快恢复二极管芯片的设计

IGBT 芯片由于其工作在大电流、高电压、高频率的环境下，对芯片的可靠性要求较高，同时芯片设计需保证开通关断、抗短路能力和导通压降（控制热量）三者处于均衡状态，芯片设计与参数调整优化十分特殊和复杂。

快恢复二极管芯片是二极管芯片中的高端产品，需要对芯片的终端结构及有源区结构根据应用的要求进行优化设计，在保证芯片具有承受高电压、大电流能力的同时，还需要维持低于 200 纳秒的反向恢复时间及低的反向恢复损耗。

（2）IGBT 芯片、快恢复二极管芯片的生产

IGBT 芯片和快恢复二极管芯片生产步骤多，需要的生产设备较多，生产的组织、控制、设备调试等工作庞杂，如果缺乏相关经验需要较长时间的摸索才能掌握芯片的设计和生产工艺。

（3）IGBT 模块的设计、制造和测试

IGBT 模块的设计包括机械结构设计、电路布局设计、热设计、电磁设计等，一款 IGBT 模块的开发需要进行机-电-热-磁等方面的优化并兼顾模块生产工艺的可实现性等方面的因素。

IGBT 模块制造是指根据特定的电路设计，将两个或以上的 IGBT 芯片和快恢复二极管芯片贴片到 DBC 板上，并用金属线键合连接，然后进行灌封，以满足芯片、线路之间的绝缘、防潮、抗干扰等要求，最后将电路密封在绝缘外壳内，并与散热底板绝缘的工艺。

IGBT 模块由于集成度高，模块内部不同器件之间通常只间隔几毫米的距离，又需要能承受较大的电压和电流及可能存在的恶劣运行环境，因此在产品设计和工艺实现时需要考虑绝缘、耐压、散热、抗干扰、电磁兼容性等诸多因素，产品在设计和生产过程中需要用到电力电子、控制、材料、力学、热学、结构等多学科的知识。要能大批量地生产出可靠性、稳定性高的 IGBT 模块，需要经过长时间的经验积累，才能了解器件和材料的特性，掌握生产工艺。以贴片流程为例，就涉及到芯片位置的确定、不同材料的热膨胀系数及其特性、回流炉回流曲线及其他参数的设置等，这些生产工艺往往需要经过长期的研发试验才找到较为合适的方案。由于国外企业起步较早，制造经验较为丰富，其制造工艺普遍领先于国内企业。

3、传统工业控制及电源行业支撑 IGBT 市场稳步发展

IGBT 模块是变频器、逆变焊机等传统工业控制及电源行业的核心元器件，且已在此领域中得到广泛应用。目前，随着工业控制及电源行业市场的逐步回暖，预计 IGBT 模块在此领域的市场规模亦将得到逐步扩大。

（1）变频器行业

IGBT 模块在变频器中不仅起到传统的三极管的作用，亦包含了整流部分的作用。控制器产生的正弦波信号通过光藕隔离后进入 IGBT，IGBT 再根据信号的变化将 380V（220V）整流后的直流电再次转化为交流电输出。

（2）逆变焊机行业

逆变式弧焊电源，又称弧焊逆变器，是一种新型的焊接电源。这种电源一般是将三相工频（50 赫兹）交流网路电压，先经输入整流器整流和滤波，变成直流，再通过大功率开关电子元件（IGBT）的交替开关作用，逆变成几千赫兹至几万赫兹的中频交流电压，同时经变压器降至适合于焊接的几十伏电压，后再次整流并经电抗滤波输出相当平稳的直流焊接电流。

4、新兴行业加速IGBT未来市场

在国际节能环保的大趋势下，IGBT 下游的新能源汽车、变频家电、新能源发电等领域发展迅速，对 IGBT 模块需求逐步扩大，新兴行业的加速发展将持续推动 IGBT 市场的高速增长。

（1）新能源汽车行业

IGBT 模块在新能源汽车领域中发挥着至关重要的作用，是新能源汽车电机控制器、车载空调、充电桩等设备的核心元器件。

（2）变频白色家电行业

具有变频功能的白色家电最核心的部件之一是其内部的“变频器”，而IGBT 模块作为变频器的核心元器件，其高频开闭合功能能够带来以下优点：a、较小的导通损耗和开关损耗；b、出色的 EMI 性能，可通过改变驱动电阻的大小满足 EMI 需求的同时保持开关损耗在合理范围内；c、强大的抗短路能力；d、较小的电压尖峰（对家电起到保护作用）。中国作为全球最大的家电市场和生产基地，亦孕育着大规模的 IGBT 市场。以空调行业为例，中国作为全球最大的家电市场和生产基地，亦孕育着大规模的 IPM 市场。