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IGBT 칩 기술 상세 설명: 전기차 분야에서 '핵심 기술'이라고 불리는 이유
2022-03-17 1104

다양한 종류의 칩이 있습니다. 오늘은 우리 삶과 밀접한 관련이 있는 IGBT(절연 게이트 양극성 트랜지스터)를 소개하겠습니다. 이 칩은 전기 자동차에 널리 사용됩니다. 
   
IGBT는 전기 자동차, 철도 기관차 및 여러 단위의 AC 모터 출력 제어에 사용되는 칩입니다. IGBT는 직류와 교류 간의 변환을 직접 제어하여 구동 시스템의 토크와 최대 출력 전력을 결정합니다. 따라서 자동차의 가속 능력, 최고 속도 및 에너지 효율성이 모두 이에 달려 있습니다. IGBT는 모터 구동 시스템 비용의 약 절반을 차지하며, 전체 차량 비용의 5%를 차지합니다. 또한 전체 전기 자동차에서 두 번째로 비싼 구성 요소입니다(첫 번째로 비싼 비용은 배터리입니다). 이것이 전기차 분야의 '핵심 기술'이라고 해도 과언이 아니다. 구조적으로 IGBT는 세 가지 주요 개발 방향을 가지고 있습니다. 1. IGBT의 수직 구조: 불투명 콜렉터가 있는 NPT형, 버퍼층이 있는 PT형, 투명 콜렉터가 있는 NPT형, FS 전계 차단형; 2. IGBT 게이트 구조: 평면 게이트 메커니즘과 트렌치 구조; 3. 실리콘 웨이퍼 가공 기술: 에피택셜 성장 기술, 실리콘 단결정 구역 용융 기술; 패키징 기술에 따라 IGBT 모듈은 용접형과 크림핑형의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 일반적으로 고전압 IGBT 모듈은 주로 표준 납땜으로 패키징되는 반면, 중·저전압 IGBT 모듈에는 소결 납땜, 압력 접촉에 의한 와이어 본딩 등 많은 새로운 기술이 적용되었습니다. IGBT 칩 기술의 지속적인 발전에 따라 칩의 최고 작동 접합 온도와 전력 밀도가 끊임없이 증가하고 있으며, IGBT 모듈 기술도 이에 적응해야 합니다. 앞으로 IGBT 모듈 기술은 '칩 뒷면의 용접 및 고정'과 '전면 전극의 상호 연결'을 중심으로 개선될 예정입니다. IGBT의 주요 응용 분야 IGBT는 새로운 전력 반도체 소자의 주류 소자로서 산업, 4C(통신, 컴퓨터, 가전, 자동차 전자), 항공우주와 같은 전통적인 산업 분야뿐 아니라 철도 교통, 신에너지, 스마트 그리드, 신에너지 자동차와 같은 전략적으로 떠오르는 산업 분야에서도 널리 사용되고 있습니다. 1. 신에너지 자동차의 IGBT 모듈은 전기 자동차에서 중요한 역할을 하며, 전기 자동차와 충전 파일의 핵심 기술 구성 요소입니다. IGBT 모듈은 전기 자동차 비용의 약 10%를 차지하고, 충전소 비용의 약 20%를 차지합니다. IGBT는 전기 자동차 분야에서 주로 다음과 같은 측면에서 사용됩니다. a) 고전력 DC/AC 인버터 후 자동차 모터를 구동하는 전기 제어 시스템; B) IGBT 및 FRD를 사용하는 차량 탑재 에어컨 제어 시스템의 저전력 직류/교류(DC/AC) 인버터;저전류; C) 충전 파일의 지능형 충전 파일 내의 IGBT 모듈을 스위칭 소자로 사용; 2. 스마트 그리드 IGBT는 스마트 그리드의 발전단, 송전단, 변전단, 전력소비단에 널리 사용됩니다. 발전 측면에서는 풍력 발전과 태양광 발전의 정류기와 인버터에 IGBT 모듈이 필요합니다. 송전 측면에서, UHVDC 송전의 FACTS 유연 송전 기술은 IGBT와 같은 다수의 전력소자를 필요로 합니다. 변전소 측면에서 IGBT는 전력용 전자 변압기(PET)의 핵심 장치입니다. 전력 소비 측면에서는 가정용 백색 전력, 전자레인지, LED 조명 드라이버 등에 IGBT에 대한 수요가 많습니다. 3. 철도 교통 IGBT 장치는 철도 교통 차량의 견인 변환기와 다양한 보조 변환기를 위한 주류 전력 전자 장치가 되었습니다. AC 구동 기술은 현대 철도 교통의 핵심 기술 중 하나입니다. AC 구동 시스템에서 견인 컨버터는 핵심 구성 요소이며, IGBT는 견인 컨버터의 핵심 구성 요소 중 하나입니다.


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