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IGBTチップ技術を詳しく解説:なぜ電気自動車分野の「コア技術」と呼ばれるのか
2022-03-17
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チップには様々な種類がありますが、今日は私たちの生活に深く関わるIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)をご紹介します。このチップは電気自動車に広く使われています。
IGBTは電気自動車、鉄道機関車、電車などの交流モーターの出力制御に使用されるチップです。 IGBT は直流と交流の変換を直接制御し、駆動システムのトルクと最大出力を決定します。 つまり、車の加速能力、最高速度、エネルギー効率はすべてそれに依存します。 IGBT はモーター駆動システムのコストの約半分を占め、車両全体のコストの 5% を占めており、電気自動車全体で XNUMX 番目に高価なコンポーネントです (XNUMX 番目にコストが高いのはバッテリーです)。 電気自動車分野における「核心技術」と言っても過言ではありません。 構造的には、IGBT には 1 つの主な開発方向があります。XNUMX. IGBTの垂直構造:非透明コレクタのNPT型、バッファ層付きのPT型、透明コレクタのNPT型、およびFS電界遮断型。2. IGBT ゲート構造:プレーナー ゲート メカニズムとトレンチ構造。3。 シリコン ウェーハ処理技術: エピタキシャル成長技術、ゾーン溶融シリコン単結晶。パッケージング技術に応じて、IGBT モジュールは溶接型と圧着型の 2 種類に分けられます。 一般的に、高電圧 IGBT モジュールは主に標準的なはんだ付けでパッケージ化されていますが、中電圧および低電圧 IGBT モジュールには、焼結によるはんだ付けや圧接によるワイヤボンディングなど、多くの新しい技術が採用されています。 IGBT チップ技術の継続的な発展により、チップの最高動作接合温度と電力密度は絶えず増加しており、IGBT モジュール技術もこれに適応する必要があります。 今後、IGBTモジュール技術は、「チップ裏面の溶接・固定」と「前面電極の相互接続」を中心に改良される予定だ。 IGBT の主な応用分野 IGBT は、新しいパワー半導体デバイスの主流デバイスとして、工業、4C (通信、コンピューター、民生用電子機器、自動車用電子機器)、航空宇宙などの従来の産業分野だけでなく、鉄道輸送、新エネルギー、スマートグリッド、新エネルギー車両などの戦略的新興産業分野でも広く使用されています。 1. 新エネルギー車の IGBT モジュールは電気自動車において重要な役割を果たしており、電気自動車と充電スタンドの中核となる技術部品です。 IGBT モジュールは電気自動車のコストの約 10%、充電スタンドのコストの約 20% を占めます。 IGBT は、電気自動車の分野で主に以下の用途に使用されています: a) 電気制御システムが高出力 DC/AC インバーターの後に自動車のモーターを駆動します。 b) 車載エアコン制御システムの低出力直流/交流 (DC/AC) インバーターで、低電流で IGBT と FRD を使用します。 c) 充電パイルのインテリジェント充電パイルの IGBT モジュールはスイッチング素子として使用されます。 2. スマートグリッド IGBT は、スマートグリッドの発電端、送電端、変電端、電力消費端で広く使用されています。 発電側では、風力発電や太陽光発電の整流器やインバーターにIGBTモジュールが必要です。 送電側から見ると、UHVDC送電におけるFACTSフレキシブル送電技術には、IGBTなどの多数の電力デバイスが必要です。 変電所側から見ると、IGBT は電力電子変圧器 (PET) のキーデバイスです。 消費電力面では、家庭用白熱電灯、電子レンジ、LED照明ドライバなどへのIGBTの需要が大きい。 3. 鉄道輸送IGBTデバイスは、鉄道輸送車両の牽引コンバータや各種補助コンバータ用の主流のパワーエレクトロニクスデバイスとなっています。 AC 駆動技術は、現代の鉄道輸送の中核技術の 1 つです。 AC 駆動システムでは、トラクション コンバータが重要なコンポーネントであり、IGBT はトラクション コンバータの中核コンポーネントの 1 つです。
IGBTは電気自動車、鉄道機関車、電車などの交流モーターの出力制御に使用されるチップです。 IGBT は直流と交流の変換を直接制御し、駆動システムのトルクと最大出力を決定します。 つまり、車の加速能力、最高速度、エネルギー効率はすべてそれに依存します。 IGBT はモーター駆動システムのコストの約半分を占め、車両全体のコストの 5% を占めており、電気自動車全体で XNUMX 番目に高価なコンポーネントです (XNUMX 番目にコストが高いのはバッテリーです)。 電気自動車分野における「核心技術」と言っても過言ではありません。 構造的には、IGBT には 1 つの主な開発方向があります。XNUMX. IGBTの垂直構造:非透明コレクタのNPT型、バッファ層付きのPT型、透明コレクタのNPT型、およびFS電界遮断型。2. IGBT ゲート構造:プレーナー ゲート メカニズムとトレンチ構造。3。 シリコン ウェーハ処理技術: エピタキシャル成長技術、ゾーン溶融シリコン単結晶。パッケージング技術に応じて、IGBT モジュールは溶接型と圧着型の 2 種類に分けられます。 一般的に、高電圧 IGBT モジュールは主に標準的なはんだ付けでパッケージ化されていますが、中電圧および低電圧 IGBT モジュールには、焼結によるはんだ付けや圧接によるワイヤボンディングなど、多くの新しい技術が採用されています。 IGBT チップ技術の継続的な発展により、チップの最高動作接合温度と電力密度は絶えず増加しており、IGBT モジュール技術もこれに適応する必要があります。 今後、IGBTモジュール技術は、「チップ裏面の溶接・固定」と「前面電極の相互接続」を中心に改良される予定だ。 IGBT の主な応用分野 IGBT は、新しいパワー半導体デバイスの主流デバイスとして、工業、4C (通信、コンピューター、民生用電子機器、自動車用電子機器)、航空宇宙などの従来の産業分野だけでなく、鉄道輸送、新エネルギー、スマートグリッド、新エネルギー車両などの戦略的新興産業分野でも広く使用されています。 1. 新エネルギー車の IGBT モジュールは電気自動車において重要な役割を果たしており、電気自動車と充電スタンドの中核となる技術部品です。 IGBT モジュールは電気自動車のコストの約 10%、充電スタンドのコストの約 20% を占めます。 IGBT は、電気自動車の分野で主に以下の用途に使用されています: a) 電気制御システムが高出力 DC/AC インバーターの後に自動車のモーターを駆動します。 b) 車載エアコン制御システムの低出力直流/交流 (DC/AC) インバーターで、低電流で IGBT と FRD を使用します。 c) 充電パイルのインテリジェント充電パイルの IGBT モジュールはスイッチング素子として使用されます。 2. スマートグリッド IGBT は、スマートグリッドの発電端、送電端、変電端、電力消費端で広く使用されています。 発電側では、風力発電や太陽光発電の整流器やインバーターにIGBTモジュールが必要です。 送電側から見ると、UHVDC送電におけるFACTSフレキシブル送電技術には、IGBTなどの多数の電力デバイスが必要です。 変電所側から見ると、IGBT は電力電子変圧器 (PET) のキーデバイスです。 消費電力面では、家庭用白熱電灯、電子レンジ、LED照明ドライバなどへのIGBTの需要が大きい。 3. 鉄道輸送IGBTデバイスは、鉄道輸送車両の牽引コンバータや各種補助コンバータ用の主流のパワーエレクトロニクスデバイスとなっています。 AC 駆動技術は、現代の鉄道輸送の中核技術の 1 つです。 AC 駆動システムでは、トラクション コンバータが重要なコンポーネントであり、IGBT はトラクション コンバータの中核コンポーネントの 1 つです。
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