新能源汽车相较于传统汽车，其生产所需的芯片数量大幅增加，多达-个，甚至有的车型超过个。这些芯片不仅种类繁多，还包括主控芯片MCU、存储芯片、传感器类器件、IGBT功率类芯片以及信号链类的通信芯片等。那么，究竟什么是IGBT呢？IGBT，即绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor），可以视为MOS管与三极管的融合体，是新能源汽车中不可或缺的重要元件。三极管与MOS管的工作原理及特点解析：0三极管：三极管作为一种电流控制型器件，其独特之处在于，通过在基极注入微小的电流，能够在集电极与发射极之间实现显著的电流放大效果。正因如此，三极管在电路中常被用于放大信号以及执行开关功能。PNP三极管Q在电路中发挥着开关的作用。当开关KEY被按下时，Q的基极与电源GND导通，导致电流从Q的集电极流向发射极，进而点亮LED。这里所使用的Q是一个普通的三极管，其驱动电流Ice仅为几百毫安，足以驱动一个发光二极管。

然而，对于需要更大电流驱动的场景，我们可能需要使用GTR（巨型晶体管）三极管。GTR能够在高电压、高电流环境下工作，因此也被称为电力晶体管。它同样属于电流驱动型器件，具有很小的集电极和发射极导通电阻以及极高的载流密度，能够处理非常大的通路电流。但需要注意的是，在大功率应用场景下，GTR需要消耗较高的驱动电流，这可能成为其应用的瓶颈。

接下来，我们将探讨另一种器件——MOS管。与三极管不同，MOS管被称为绝缘栅场效应管，其关键特性在于“绝缘”和“场效应”。这种差异将在很大程度上决定MOS管在电路中的应用方式和效果。MOS管在结构上的独特之处在于其金属栅极与沟道之间设置了一层二氧化硅绝缘层，赋予了它高输入阻抗的特性，这也是其命名中“绝缘”一词的由来。当栅极与源极之间施加电压时，该管通过电场吸引载流子来形成导电沟道。因此，其工作原理可解释为利用VGS来调控“感应电荷”的数量，进而改变导电沟道的特性，以达到控制漏极电流的目的，这也正是其“场效应”名称的由来。

接下来，我们探讨三极管与MOS管的优缺点。三极管，尤其是GTR巨型晶体管，以其载流子多和导通电阻小的优势著称。然而，其电流控制方式导致驱动电流消耗较大。相比之下，MOS管（特指高压MOS）虽具有高输入阻抗且几乎不消耗驱动电流的优点，但其导通电阻相对较大。

在高压大电流的驱动场景下，选择哪种器件成为了一个挑战。然而，IGBT的诞生为这类应用提供了新的解决方案。IGBT结合了MOS管和三极管的优点，具有高耐压、大通路电流、低导通阻抗且不消耗驱动电流的特性，非常适合大功率驱动场合。其构造示意图显示，IGBT在MOS管的基础上叠加了一个三极管，通过PNP和NPN的巧妙组合构成了PNPN结构，既实现了“绝缘栅”的特性，又展现了“双极性”的优势。从IGBT的等效电路图可以看出，当在栅极施加正向电压时，MOS管会导通，导致PNP三极管的集电极与基极之间形成低阻状态，进而使三极管也相继导通。这一连串的导通过程，实际上就相当于IGBT的集电极和发射极之间的导通。而当栅极电压被撤销或施加负压时，IGBT的集电极和发射极则会关断。通过这种方式，IGBT成功地结合了MOS管的高输入阻抗与晶体管的低导通电阻特性，非常适合用于大功率驱动电路中的开关应用。

IGBT作为能源变换与传输的关键组件，被誉为电力电子装置的“CPU”，其应用广泛，涵盖航空航天、轨道交通、智能电网、电动汽车以及新能源装备等多个领域。新能源汽车依赖于电池驱动电机来提供动力，其运行过程中涉及两个关键环节：一是交流市电为汽车电池充电，二是电池放电以驱动电机使汽车得以行驶。这两个环节均离不开IGBT设计的电路的支持。0充电桩中的应用当V交流市电为电池充电时，IGBT设计的电源转换电路发挥着至关重要的作用。它需要将交流电高效地转换为直流电，以确保电池能够顺利充电。同时，该电路还需将V电压调整至适当的水平，以适应电池组的充电需求。

特斯拉的快充技术便是一个典型的例子。它采用高功率直流电进行充电，充电功率通常超过40kW。在这一过程中，电网的交流电通过IGBT电路的转换，直接变为直流电，并输送到汽车的快充口，从而实现对电池的快速充电。

02电机驱动中的运用新能源汽车所使用的三相异步交流电机，其驱动方式与直流电机有所不同。由于电池提供的直流电无法直接驱动电机转动，因此需要IGBT电路进行转换。通过这一电路，直流电被转换为交流电机所需的交流电，同时实现对交流电机的变频和变压控制。

这一转换过程可以通过IGBT的开关作用来实现。控制器发出信号，控制IGBT~6的开启和关闭，从而将电池的直流电转换为能够驱动三相异步交流电机转动的交流电。03车载空调的应用新能源汽车的车载空调系统，其工作原理与电动驱动相似。具体来说，就是通过逆变器将电池的直流电高效转换为交流电，进而驱动空调压缩机电机进行工作。

04逆变器的功能某些新能源汽车还配备了能够输出V/50Hz交流电的接口。这一功能同样依赖于逆变电路，而IGBT作为核心器件，在此过程中发挥着不可或缺的作用。它将电池的直流电高效转换为交流电，以满足不同的电力需求。

IGBT作为功率半导体器件，是电动车的关键技术之一。其性能的优劣直接影响到电动车功率的释放速度。以特斯拉ModelX为例，该车使用了32个IGBT管，其中后电机配备了96个，前电机则使用了36个。这些IGBT在电机驱动系统中的成本占比显著，仅次于电池，且对整车的能源效率有着决定性的影响。