Szczegółowe wyjaśnienie technologii chipów IGBT: dlaczego nazywa się ją „technologią podstawową” w dziedzinie pojazdów elektrycznych

Istnieją różne rodzaje chipów. Dzisiaj chciałbym przedstawić rodzaj IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), który jest ściśle związany z naszym życiem. Ten chip jest szeroko stosowany w pojazdach elektrycznych. 
   
IGBT to układ scalony stosowany do sterowania wyjściem silnika prądu przemiennego w pojazdach elektrycznych, lokomotywach kolejowych i zespołach trakcyjnych. IGBT bezpośrednio steruje przetwarzaniem prądu stałego na prąd przemienny, co decyduje o momencie obrotowym układu napędowego i maksymalnej mocy wyjściowej. Zatem od tego zależy zdolność przyspieszania Twojego samochodu, prędkość maksymalna i efektywność energetyczna. IGBT odpowiada za około połowę kosztów układu napędowego silnika, co stanowi 5% całkowitego kosztu pojazdu, i jest drugim najdroższym elementem całego pojazdu elektrycznego (pierwszym pod względem kosztów jest akumulator). Nie będzie przesadą stwierdzenie, że jest to „podstawowa technologia” w dziedzinie pojazdów elektrycznych. Pod względem strukturalnym IGBT rozwija się w trzech głównych kierunkach: 1. Pionowa struktura IGBT: typ NPT z nieprzezroczystym kolektorem, typ PT z warstwą buforową, typ NPT z przezroczystym kolektorem i typ z odcięciem pola elektrycznego FS; 2. Struktura bramki IGBT: mechanizm bramki planarnej i struktura Trench; 3. Technologia obróbki płytek krzemowych: technologia wzrostu epitaksjalnego, strefowe topienie monokryształu krzemu; Ze względu na technologię pakowania moduły IGBT można podzielić na dwa typy: typ spawany i typ zaciskany. Ogólnie rzecz biorąc, moduły IGBT wysokiego napięcia są pakowane głównie poprzez standardowe lutowanie, natomiast moduły IGBT średniego i niskiego napięcia wykorzystują wiele nowych technologii, takich jak lutowanie poprzez spiekanie i łączenie drutowe poprzez kontakt dociskowy. Wraz z ciągłym rozwojem technologii układów scalonych IGBT, maksymalna temperatura robocza złącza i gęstość mocy układu stale rosną, a technologia modułów IGBT również powinna się do tego dostosować. W przyszłości technologia modułów IGBT zostanie udoskonalona w zakresie „spawania i mocowania tylnej części układu scalonego” oraz „połączenia przednich elektrod”. Główne obszary zastosowań tranzystorów IGBT Jako podstawowe urządzenie nowych urządzeń półprzewodnikowych, tranzystory IGBT są szeroko stosowane w tradycyjnych dziedzinach przemysłu, takich jak przemysł, 4C (komunikacja, komputery, elektronika użytkowa, elektronika samochodowa), lotnictwo i kosmonautyka, a także w strategicznych, wschodzących dziedzinach przemysłu, takich jak transport kolejowy, nowe źródła energii, inteligentne sieci i pojazdy napędzane nowymi źródłami energii. 1. Moduł IGBT nowego pojazdu energetycznego odgrywa kluczową rolę w pojazdach elektrycznych i stanowi główny element techniczny pojazdu elektrycznego oraz stacji ładowania. Moduły IGBT odpowiadają za blisko 10% kosztów pojazdów elektrycznych i około 20% kosztów stacji ładowania. IGBT jest głównie stosowany w następujących aspektach w dziedzinie pojazdów elektrycznych: a) układ sterowania elektrycznego napędza silnik samochodowy za falownikiem DC/AC dużej mocy; B) falownik prądu stałego/przemiennego (DC/AC) małej mocy w układzie sterowania klimatyzacją pojazdu, wykorzystujący IGBT i FRD; o niskim prądzie; C) moduł IGBT w inteligentnym stosie ładowania jest używany jako element przełączający; 2. Inteligentne sieci energetyczne IGBT są powszechnie stosowane w wytwarzaniu energii, jej przesyle, transformacji oraz zużyciu energii w inteligentnych sieciach energetycznych. W kontekście wytwarzania energii moduły IGBT są niezbędne do prostowników i inwerterów w elektrowniach wiatrowych i fotowoltaicznych. Od strony transmisyjnej elastyczna technologia transmisyjna FACTS w przesyłach UHVDC wymaga dużej liczby urządzeń dużej mocy, takich jak IGBT. Z punktu widzenia stacji elektroenergetycznej IGBT jest kluczowym elementem transformatora elektronicznego (PET). Jeśli chodzi o zużycie energii, istnieje duże zapotrzebowanie na tranzystory IGBT do zasilania domowych urządzeń elektrycznych, kuchenek mikrofalowych, sterowników oświetlenia LED itp. 3. Urządzenia IGBT stały się podstawowymi urządzeniami elektronicznymi do przetwornic trakcyjnych i różnych przetwornic pomocniczych w pojazdach szynowych. Technologia napędu prądu przemiennego jest jedną z podstawowych technologii nowoczesnego transportu szynowego. W układzie napędowym prądu przemiennego kluczowym elementem jest przetwornica trakcyjna, a IGBT jest jednym z głównych komponentów przetwornicy trakcyjnej.