Detaillierte Erklärung der IGBT-Chiptechnologie: Warum wird sie als „Kerntechnologie“ im Bereich Elektrofahrzeuge bezeichnet?

Es gibt verschiedene Arten von Chips. Heute möchte ich einen IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) vorstellen, der eng mit unserem Leben verbunden ist. Dieser Chip wird häufig in Elektrofahrzeugen eingesetzt. 
   
IGBT ist ein Chip, der zur Steuerung der Wechselstrommotorleistung von Elektrofahrzeugen, Eisenbahnlokomotiven und Triebzügen verwendet wird. IGBT steuert direkt die Umwandlung zwischen Gleichstrom und Wechselstrom, wodurch das Drehmoment des Antriebssystems und die maximale Ausgangsleistung bestimmt werden. Die Beschleunigungsfähigkeit, Höchstgeschwindigkeit und Energieeffizienz Ihres Autos hängen also davon ab. Auf IGBT entfallen etwa die Hälfte der Kosten des Motorantriebssystems, also 5 % der Gesamtkosten des Fahrzeugs, und es handelt sich um die zweitteuerste Komponente des gesamten Elektrofahrzeugs (die höchste Kostenbelastung entsteht durch die Batterie). Man kann ohne Übertreibung sagen, dass dies die „Kerntechnologie“ im Bereich Elektrofahrzeuge ist. Strukturell gibt es bei IGBT drei Hauptentwicklungsrichtungen: 1. Vertikale Struktur des IGBT: NPT-Typ mit nicht transparentem Kollektor, PT-Typ mit Pufferschicht, NPT-Typ mit transparentem Kollektor und FS-Typ mit elektrischer Feldabschaltung; 2. IGBT-Gate-Struktur: planarer Gate-Mechanismus und Trench-Struktur; 3. Technologie zur Verarbeitung von Siliziumwafern: Epitaxialwachstumstechnologie, Zonenschmelzen von Silizium-Einkristallen; Je nach Verpackungstechnologie können IGBT-Module in zwei Typen unterteilt werden: Schweißtyp und Crimptyp. Im Allgemeinen werden Hochspannungs-IGBT-Module hauptsächlich durch Standardlöten verpackt, während Mittel- und Niederspannungs-IGBT-Module über viele neue Technologien verfügen, wie etwa Löten durch Sintern und Drahtbonden durch Druckkontakt. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der IGBT-Chiptechnologie steigen die höchste Arbeitsübergangstemperatur und die Leistungsdichte des Chips ständig an, und auch die IGBT-Modultechnologie sollte sich daran anpassen. Zukünftig wird die IGBT-Modultechnologie in den Bereichen „Schweißen und Fixieren der Chiprückseite“ und „Verbindung der Frontelektroden“ verbessert. Hauptanwendungsgebiete von IGBT Als Hauptgerät unter den neuen Leistungshalbleitergeräten wird IGBT in traditionellen Industriebereichen wie Industrie, 4C (Kommunikation, Computer, Unterhaltungselektronik, Automobilelektronik), Luft- und Raumfahrt sowie in strategischen aufstrebenden Industriebereichen wie Schienenverkehr, neue Energien, intelligente Stromnetze und Fahrzeuge mit neuer Energie häufig eingesetzt. 1. Das IGBT-Modul von Elektrofahrzeugen mit neuer Energie spielt eine entscheidende Rolle und ist die zentrale technische Komponente von Elektrofahrzeugen und Ladesäulen. IGBT-Module machen fast 10 % der Kosten von Elektrofahrzeugen und etwa 20 % der Kosten von Ladesäulen aus. IGBT wird im Bereich Elektrofahrzeuge hauptsächlich in folgenden Bereichen eingesetzt: a) Das elektrische Steuersystem treibt den Automotor nach einem Hochleistungs-DC/AC-Wechselrichter an; B) Niedrigleistungs-Gleichstrom-/Wechselstrom-Wechselrichter (DC/AC) des im Fahrzeug montierten Klimaanlagen-Steuersystems unter Verwendung von IGBT und FRD; mit niedrigem Strom; C) IGBT-Module in intelligenten Ladesäulen von Ladesäulen werden als Schaltelemente verwendet; 2. Smart Grid IGBT wird häufig bei der Stromerzeugung, -übertragung, -umwandlung und beim Stromverbrauch von Smart Grids eingesetzt. Auf der Stromerzeugungsseite werden IGBT-Module für Gleichrichter und Wechselrichter in der Windkraft- und Photovoltaikstromerzeugung benötigt. Auf der Übertragungsseite benötigt die flexible Übertragungstechnologie FACTS in der UHVDC-Übertragung eine große Anzahl von Leistungsgeräten wie IGBT. Auf der Seite der Umspannwerke ist der IGBT das Schlüsselgerät des Leistungselektronischen Transformators (PET). Was den Stromverbrauch betrifft, besteht eine große Nachfrage nach IGBTs für den Haushalts-Weißstrom, Mikrowellenherde, LED-Beleuchtungstreiber usw. 3. Rail TransitIGBT-Geräte haben sich zu den gängigen Leistungselektronikgeräten für Traktionsumrichter und verschiedene Hilfsumrichter von Schienenverkehrsfahrzeugen entwickelt. Die AC-Antriebstechnologie ist eine der Kerntechnologien des modernen Schienenverkehrs. Im Wechselstromantriebssystem ist der Traktionsumrichter die Schlüsselkomponente, und der IGBT ist eine der Kernkomponenten des Traktionsumrichters.