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Spiegazione dettagliata della tecnologia dei chip IGBT: perché è chiamata la "tecnologia core" nel campo dei veicoli elettrici
2022-03-17 1104

Esistono vari tipi di chip. Oggi vorrei presentarvi un tipo di IGBT (transistor bipolare a gate isolato), strettamente legato alla nostra vita. Questo chip è ampiamente utilizzato nei veicoli elettrici. 
   
L'IGBT è un chip utilizzato per il controllo dell'uscita del motore a corrente alternata di veicoli elettrici, locomotive ferroviarie e unità multiple. L'IGBT controlla direttamente la conversione tra corrente continua e corrente alternata, che determina la coppia del sistema di azionamento e la potenza massima in uscita. Da questo dipendono quindi la capacità di accelerazione, la velocità massima e l'efficienza energetica della tua auto. L'IGBT rappresenta circa la metà del costo del sistema di azionamento del motore, rappresentando il 5% del costo complessivo del veicolo, ed è il secondo componente più costoso dell'intero veicolo elettrico (il primo componente più costoso è la batteria). Non è esagerato affermare che questa è la "tecnologia fondamentale" nel campo dei veicoli elettrici. Dal punto di vista strutturale, l'IGBT ha tre principali direzioni di sviluppo: 1. Struttura verticale dell'IGBT: tipo NPT con collettore non trasparente, tipo PT con strato tampone, tipo NPT con collettore trasparente e tipo di interruzione del campo elettrico FS; 2. Struttura del gate IGBT: meccanismo del gate planare e struttura Trench; 3. Tecnologia di lavorazione dei wafer di silicio: tecnologia di crescita epitassiale, silicio monocristallino a fusione di zona; in base alla tecnologia di confezionamento, i moduli IGBT possono essere suddivisi in due tipologie: tipo di saldatura e tipo di crimpatura. In genere, i moduli IGBT ad alta tensione sono confezionati principalmente tramite saldatura standard, mentre i moduli IGBT a media e bassa tensione sono dotati di molte nuove tecnologie, come la saldatura tramite sinterizzazione e la saldatura a filo tramite contatto a pressione. Con il continuo sviluppo della tecnologia dei chip IGBT, la temperatura di giunzione di lavoro più elevata e la densità di potenza del chip aumentano costantemente e anche la tecnologia dei moduli IGBT dovrebbe adattarsi a questo. In futuro, la tecnologia dei moduli IGBT verrà migliorata attraverso la "saldatura e il fissaggio della parte posteriore del chip" e l'"interconnessione degli elettrodi anteriori". Principali campi di applicazione dell'IGBT In quanto dispositivo principale dei nuovi dispositivi a semiconduttore di potenza, l'IGBT è stato ampiamente utilizzato nei settori industriali tradizionali quali l'industria, il 4C (comunicazioni, computer, elettronica di consumo, elettronica automobilistica), l'aerospaziale, nonché nei settori industriali emergenti strategici quali il trasporto ferroviario, le nuove energie, le reti intelligenti e i veicoli a nuova energia. 1. Il modulo IGBT dei veicoli a nuova energia svolge un ruolo fondamentale nei veicoli elettrici ed è il componente tecnico principale del veicolo elettrico e della stazione di ricarica. I moduli IGBT rappresentano circa il 10% del costo dei veicoli elettrici e circa il 20% del costo delle colonnine di ricarica. L'IGBT viene utilizzato principalmente nei seguenti aspetti nel campo dei veicoli elettrici: a) il sistema di controllo elettrico aziona il motore dell'automobile dopo l'inverter CC/CA ad alta potenza; B) Inverter a corrente continua/corrente alternata (CC/CA) a bassa potenza del sistema di controllo dell'aria condizionata montato sul veicolo, utilizzando IGBT e FRD; con bassa corrente; C) Il modulo IGBT nella pila di ricarica intelligente della pila di ricarica viene utilizzato come elemento di commutazione; 2. L'IGBT per reti intelligenti è ampiamente utilizzato nella generazione di energia, nella trasmissione, nella trasformazione e nel consumo di energia delle reti intelligenti. Dal punto di vista della generazione di energia, i moduli IGBT sono necessari per i raddrizzatori e gli inverter nella generazione di energia eolica e fotovoltaica. Dal punto di vista della trasmissione, la tecnologia di trasmissione flessibile FACTS nella trasmissione UHVDC necessita di un gran numero di dispositivi di potenza come gli IGBT. Dal punto di vista della sottostazione, l'IGBT è il dispositivo chiave del trasformatore elettronico di potenza (PET). Dal punto di vista del consumo energetico, c'è una forte richiesta di IGBT per l'elettricità bianca domestica, i forni a microonde, i driver per l'illuminazione a LED, ecc. 3. I dispositivi IGBT per il trasporto ferroviario sono diventati i principali dispositivi elettronici di potenza per i convertitori di trazione e vari convertitori ausiliari dei veicoli per il trasporto ferroviario. La tecnologia di azionamento a corrente alternata è una delle tecnologie fondamentali del trasporto ferroviario moderno. Nel sistema di azionamento a corrente alternata, il convertitore di trazione è il componente chiave e l'IGBT è uno dei componenti principali del convertitore di trazione.


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