IGBT硅片的結構與功率MOSFET 的結構十分相似，主要差異是IGBT增加了P+ 基片和一個N+ 緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術沒有增加這個部分)。如等效電路圖所示(圖1)，其中一個MOSFET驅動兩個雙極器件。基片的應用在管體的P+和 N+ 區(qū)之間創(chuàng)建了一個J1結。 當正柵偏壓使柵極下面反演P基區(qū)時，一個N溝道形成，同時出現一個電子流，并完全按照功率 MOSFET的方式產生一股電流。如果這個電子流產生的電壓在0.7V范圍內，那么，J1將處于正向偏壓，一些空穴注入N-區(qū)內，并調整陰陽極之間的電阻率，這種方式降低了功率導通的總損耗，并啟動了第二個電荷流。最后的結果是，在半導體層次內臨時出現兩種不同的電流拓撲:一個電子流(MOSFET 電流); 一個空穴電流(雙極)。
IGBT管的開通和關斷是由柵極電壓來控制的，IGBT管的等效電路如圖1所示。由圖1可知，當柵極加正電壓時.MOSFET內形成溝道，并為PNP晶體管提供基極電流，從而使IGBT管導通，此時高耐壓的IGBT管也具有低的導通態(tài)壓降。在柵極上加負電壓時，MOSFET內的溝道消失，PNP晶體管的基極電流被切斷，IGBT管即關斷。IGBT管與M()SFET一樣也是電壓控制型器件，在它的柵極、發(fā)射極間施加十幾伏的直流電壓.只有微安級的漏電流，基本上不消耗功率，顯示了輸入阻抗大的優(yōu)點。IGBT的電路符號仍然沒有統一的畫法，圖1(a)和圖1(b)為IGBT管最常見的電路符號。
若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅動正電壓，則MOSFET導通，這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導通;若1GBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V，則MOS截止，切斷PNP晶體管基極電流的供給，使得晶體管截止。IGBT與MOSFET一樣也是電壓控制型器件，在它的柵極一發(fā)射極間施加十幾伏的直流電壓，只有μA級的漏電流流過，基本上不消耗功率。)擎住效應或自鎖效應:溝道電阻上產生的壓降.相當于對J3結施加正偏壓。一旦J3開通，柵極就會失去對集電極電流的控制作用。電流失控，動態(tài)擎住效應比靜態(tài)擎住效應所允許的集電極電流小。擎住效應曾限制IGBT電流容量提高，20世紀90年代中后期逐漸解決，即將IGBT與反并聯的快速二極管封裝在一起，制成模塊，成為逆導器件。
IGBT管的柵極通過一層氧化膜與發(fā)射極實現電隔離。由于此氧化膜很薄，IGBT管的UGE的耐壓值為20V，在IGBT管加超出耐壓值的電壓時，會導致損壞的危險。此外，在柵極一發(fā)射極間開路時，若在集電極與發(fā)射極間加上電壓，則隨著集電極電位的變化，由于集電極有漏電流流過，柵極電位升高。集電極則有電流流過，這時，如果集電極與發(fā)射極間存在高電壓，則有可能使IGBT管發(fā)熱乃至損壞。反向偏置安全工作區(qū)(RBSOA):最大集電極電流、最大集射極間電壓和最大允許電壓上升率確定。
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