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Explicação detalhada da tecnologia de chip IGBT: por que é chamada de "tecnologia central" no campo de veículos elétricos
2022-03-17
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Existem vários tipos de chips. Hoje, gostaria de apresentar um tipo de IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), que está intimamente relacionado à nossa vida. Este chip é amplamente usado em veículos elétricos.
IGBT é um chip usado para controle de saída de motores CA de veículos elétricos, locomotivas ferroviárias e unidades múltiplas. O IGBT controla diretamente a conversão entre corrente contínua e corrente alternada, o que determina o torque do sistema de acionamento e a potência máxima de saída. Portanto, a capacidade de aceleração, a velocidade máxima e a eficiência energética do seu carro dependem disso. O IGBT é responsável por cerca de metade do custo do sistema de acionamento do motor, correspondendo a 5% do custo total do veículo, e é o segundo componente mais caro de todo o veículo elétrico (o primeiro com maior custo é a bateria). Não é exagero dizer que esta é a “tecnologia central” na área de veículos elétricos. Estruturalmente, o IGBT tem três principais direções de desenvolvimento: 1. Estrutura vertical do IGBT: tipo NPT com coletor não transparente, tipo PT com camada buffer, tipo NPT com coletor transparente e tipo de corte de campo elétrico FS; 2. Estrutura de porta IGBT: mecanismo de porta plana e estrutura de trincheira; 3. Tecnologia de processamento de wafers de silício: tecnologia de crescimento epitaxial, cristal único de silício de fusão por zona; De acordo com a tecnologia de encapsulamento, os módulos IGBT podem ser divididos em dois tipos: tipo de soldagem e tipo de crimpagem. Geralmente, os módulos IGBT de alta tensão são encapsulados principalmente por soldagem padrão, enquanto os módulos IGBT de média e baixa tensão têm muitas tecnologias novas, como soldagem por sinterização e ligação de fios por contato de pressão. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia do chip IGBT, a temperatura máxima da junção de trabalho e a densidade de potência do chip estão aumentando constantemente, e a tecnologia do módulo IGBT também deve se adaptar a isso. No futuro, a tecnologia do módulo IGBT será aprimorada em torno da "soldagem e fixação da parte traseira do chip" e da "interconexão dos eletrodos frontais". Principais campos de aplicação do IGBT Como o principal dispositivo de novos dispositivos semicondutores de potência, o IGBT tem sido amplamente utilizado em campos industriais tradicionais, como indústria, 4C (comunicação, computadores, eletrônicos de consumo, eletrônicos automotivos), aeroespacial, bem como em campos industriais emergentes estratégicos, como transporte ferroviário, novas energias, redes inteligentes e veículos de novas energias. 1. O módulo IGBT do veículo de nova energia desempenha um papel vital no veículo elétrico e é o principal componente técnico do veículo elétrico e da pilha de carregamento. Os módulos IGBT representam quase 10% do custo dos veículos elétricos e cerca de 20% do custo das estações de carregamento. O IGBT é usado principalmente nos seguintes aspectos no campo de veículos elétricos: a) o sistema de controle elétrico aciona o motor do automóvel após um inversor CC/CA de alta potência; B) Inversor de corrente contínua/corrente alternada (CC/CA) de baixa potência do sistema de controle de ar condicionado montado no veículo, usando IGBT e FRD; com baixa corrente; C) O módulo IGBT na pilha de carregamento inteligente da pilha de carregamento é usado como elemento de comutação; 2. O IGBT de rede inteligente é amplamente utilizado na geração de energia, transmissão, transformação e consumo de energia da rede inteligente. Do ponto de vista da geração de energia, os módulos IGBT são necessários para retificadores e inversores na geração de energia eólica e fotovoltaica. Do lado da transmissão, a tecnologia de transmissão flexível FACTS na transmissão UHVDC precisa de um grande número de dispositivos de energia, como IGBT. Do lado da subestação, o IGBT é o dispositivo chave do transformador eletrônico de potência (PET). Do lado do consumo de energia, há uma grande demanda por IGBT para eletricidade branca residencial, fornos de micro-ondas, drivers de iluminação LED, etc. 3. Os dispositivos IGBT de trânsito ferroviário se tornaram os principais dispositivos eletrônicos de potência para conversores de tração e vários conversores auxiliares de veículos de transporte ferroviário. A tecnologia de acionamento CA é uma das principais tecnologias do transporte ferroviário moderno. Em um sistema de acionamento CA, o conversor de tração é o componente chave, e o IGBT é um dos componentes principais do conversor de tração.
IGBT é um chip usado para controle de saída de motores CA de veículos elétricos, locomotivas ferroviárias e unidades múltiplas. O IGBT controla diretamente a conversão entre corrente contínua e corrente alternada, o que determina o torque do sistema de acionamento e a potência máxima de saída. Portanto, a capacidade de aceleração, a velocidade máxima e a eficiência energética do seu carro dependem disso. O IGBT é responsável por cerca de metade do custo do sistema de acionamento do motor, correspondendo a 5% do custo total do veículo, e é o segundo componente mais caro de todo o veículo elétrico (o primeiro com maior custo é a bateria). Não é exagero dizer que esta é a “tecnologia central” na área de veículos elétricos. Estruturalmente, o IGBT tem três principais direções de desenvolvimento: 1. Estrutura vertical do IGBT: tipo NPT com coletor não transparente, tipo PT com camada buffer, tipo NPT com coletor transparente e tipo de corte de campo elétrico FS; 2. Estrutura de porta IGBT: mecanismo de porta plana e estrutura de trincheira; 3. Tecnologia de processamento de wafers de silício: tecnologia de crescimento epitaxial, cristal único de silício de fusão por zona; De acordo com a tecnologia de encapsulamento, os módulos IGBT podem ser divididos em dois tipos: tipo de soldagem e tipo de crimpagem. Geralmente, os módulos IGBT de alta tensão são encapsulados principalmente por soldagem padrão, enquanto os módulos IGBT de média e baixa tensão têm muitas tecnologias novas, como soldagem por sinterização e ligação de fios por contato de pressão. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia do chip IGBT, a temperatura máxima da junção de trabalho e a densidade de potência do chip estão aumentando constantemente, e a tecnologia do módulo IGBT também deve se adaptar a isso. No futuro, a tecnologia do módulo IGBT será aprimorada em torno da "soldagem e fixação da parte traseira do chip" e da "interconexão dos eletrodos frontais". Principais campos de aplicação do IGBT Como o principal dispositivo de novos dispositivos semicondutores de potência, o IGBT tem sido amplamente utilizado em campos industriais tradicionais, como indústria, 4C (comunicação, computadores, eletrônicos de consumo, eletrônicos automotivos), aeroespacial, bem como em campos industriais emergentes estratégicos, como transporte ferroviário, novas energias, redes inteligentes e veículos de novas energias. 1. O módulo IGBT do veículo de nova energia desempenha um papel vital no veículo elétrico e é o principal componente técnico do veículo elétrico e da pilha de carregamento. Os módulos IGBT representam quase 10% do custo dos veículos elétricos e cerca de 20% do custo das estações de carregamento. O IGBT é usado principalmente nos seguintes aspectos no campo de veículos elétricos: a) o sistema de controle elétrico aciona o motor do automóvel após um inversor CC/CA de alta potência; B) Inversor de corrente contínua/corrente alternada (CC/CA) de baixa potência do sistema de controle de ar condicionado montado no veículo, usando IGBT e FRD; com baixa corrente; C) O módulo IGBT na pilha de carregamento inteligente da pilha de carregamento é usado como elemento de comutação; 2. O IGBT de rede inteligente é amplamente utilizado na geração de energia, transmissão, transformação e consumo de energia da rede inteligente. Do ponto de vista da geração de energia, os módulos IGBT são necessários para retificadores e inversores na geração de energia eólica e fotovoltaica. Do lado da transmissão, a tecnologia de transmissão flexível FACTS na transmissão UHVDC precisa de um grande número de dispositivos de energia, como IGBT. Do lado da subestação, o IGBT é o dispositivo chave do transformador eletrônico de potência (PET). Do lado do consumo de energia, há uma grande demanda por IGBT para eletricidade branca residencial, fornos de micro-ondas, drivers de iluminação LED, etc. 3. Os dispositivos IGBT de trânsito ferroviário se tornaram os principais dispositivos eletrônicos de potência para conversores de tração e vários conversores auxiliares de veículos de transporte ferroviário. A tecnologia de acionamento CA é uma das principais tecnologias do transporte ferroviário moderno. Em um sistema de acionamento CA, o conversor de tração é o componente chave, e o IGBT é um dos componentes principais do conversor de tração.
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