從功能上來說，IGBT就是一個電路開關，用在電壓幾十到幾百伏量級、電流幾十到幾百安量級的強電上的。（相對而言，手機、電腦電路板上跑的電電壓低，以傳輸信號為主，都屬於弱電。）可以認為就是一個晶體管，電壓電流超大而已。

　　家裏的電燈開關是用按鈕控制的。IGBT不用機械按鈕，它是由計算機控制的。具體點說，IGBT的簡化模型有3個接口，有兩個（集電極、發射極）接在強電電路上，還有一個接收控制電信號，叫作門極。給門極一個高電平信號，開關（集電極與發射極之間）就通了；再給低電平信號，開關就斷了。給門極的信號是數字信號（即只有高和低兩種狀態），電壓很低，屬於弱電，只要經過一個比較簡單的驅動電路就可以和計算機相連。實際用的“計算機”通常是叫作DSP的微處理器，擅長處理數字信號，比較小巧。

　　這種可以用數字信號控制的強電開關還有很多種。作為其中的一員，IGBT的特點是，在它這個電流電壓等級下，它支持的開關速度是最高的，一秒鐘可以開關幾萬次。GTO以前也用在軌道交通列車上，但是GTO開關速度低，損耗大，現在只有在最大電壓電流超過IGBT承受範圍才使用；IGCT本質上也是GTO，不過結構做了優化，開關速度和最大電壓電流都介於GTO和IGBT之間；大功率MOSFET快是快，但不能支持這麽大的電壓電流，否則會燒掉。

　　要這麽快的開關幹什麽用？常見的強電只有50Hz的交流電，變壓器能變它的電壓，但是不能改變它的頻率，不能把它變成直流。而有了IGBT這種開關，就可以設計出一類電路，通過計算機控制IGBT，把電源側的交流電變成給定電壓的直流電，或是把各種電變成所需頻率的交流電，給負載使用。這類電路統稱變換器。

　　怎麽實現的？需要講一下PWM的概念，這裏我可能說的不是很清楚。題主見沒見過家裏的照明燈接觸不良的時候快速閃爍？閃爍的燈看起來沒有正常的燈亮吧？這是因為閃爍的燈亮0.1秒，又滅0.1秒，總共0.2秒的時間內它只發出了正常燈0.1秒的光能，所以顯得暗。強電本質上是傳輸電能，所以也可以利用這個原理。如果用電器內的電流幾乎不變，用電器前0.2秒接了300V的電壓，後0.1秒接了0V的電壓，那在0.3秒內，它就等效於用電器兩端始終接著200V的電壓。我們管這個只持續0.2秒的300V電壓叫脈沖，通過改脈沖在0.3秒內占據的時間，就可以實現等效電壓在這個時刻內成為0~300V內的任何一個值，即所謂的脈寬調制（PWM）。電壓一高一低變化的總時間越短，從宏觀上看電壓越接近等效電壓。

　　維基百科日文的一張圖，圖示了通過PWM，得到不同電壓直流電的方法。

　　維基百科日文的一張圖，圖示了通過PWM，得到不同電壓、頻率的交流電的方法。

　　當然你會問開關都斷開了，為啥用電器裏的電流幾乎不變，那是因為開關不是直接和用電器串聯的。實際的變換器電路會稍有些復雜，開關斷開時，有另一條電路會自動啟用，保證電流是連續的。（也有反過來的電路，開關斷開時反而從電源給用電器供電，合上時不從電源供電。）要是沒學過電容電感和二極管的話，知道有這麽回事兒就可以了……

　　總之，我現在有了電壓、頻率都受我控制的強電了。這個強電就可以用來驅動高鐵的電機。現在高鐵使用的都是交流電機，它結構簡單且省電，但是轉速很難調整。好在它的轉速和輸入交流電源的頻率有很密切的關系，所以就可以用使用IGBT的變換器搞出電壓、頻率受控的強電，來靈活控制電機的轉速。反映到高鐵上，就是高鐵列車的車速。這就是所謂的變壓變頻控制（VVVF）。

　　除了高鐵，像電動汽車、變頻空調、風力發電機等很多用到交流電機的場合，都用得到IGBT及配套的這類電路來控制電機。太陽能電廠、電力儲能等領域，主要用IGBT進行交流電、直流電之間的轉換。

　　各類功率半導體器件由於設計結構的差別都有其適用的工作區間（電壓，電流，頻率），如下圖所示:

Fig. 2: 功率半導體器件工作電流電壓與頻率

Fig. 3: 應用領域所需的工作電流電壓與頻率

　　上圖可知， IGBT器件在電動／混動汽車上的應用會隨著其市場的增長而隨之增長，德國各大車廠都很PUSH，相關研究經費（大學，科研所，公司）最近幾年爆發式上升。

　　功率半導體產業前景還是比較樂觀的。

　　國家電網在研制超大導通電流超大阻斷電壓的矽基IGBT，這在世界上是獨一無二的（其他國家很少有超遠距離超高壓輸電工程，所以也沒有需求來研制此類產品）。

　　不過，近幾年來，寬禁帶半導體在功率器件上的應用有了爆炸性的增長(以前很少，產量，成本，可靠性問題)，上圖相應的應用範圍將會產生變化，如 SiC 的MOSFET可替代矽基 IGBT (三菱電機的全 SiC 解決方案，運用於電動車上)，SiC的 IGBT(現為研究熱點) 則可應用於更高電壓電流(GTO)的場合。

IGBT工作原理---轉自知乎