IGBT çip teknolojisi ayrıntılı açıklaması: elektrikli araçlar alanında neden "çekirdek teknoloji" olarak adlandırılıyor?

Çeşitli çip türleri vardır. Bugün, hayatımızla yakından ilişkili olan bir tür IGBT'yi (Insulated Gate Bipolar Transistor) tanıtmak istiyorum. Bu çip, elektrikli araçlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. 
   
IGBT, elektrikli araçlar, demiryolu lokomotifleri ve çoklu ünitelerin AC motor çıkış kontrolünde kullanılan bir çiptir. IGBT, doğru akım ile alternatif akım arasındaki dönüşümü doğrudan kontrol ederek, sürüş sisteminin torkunu ve maksimum çıkış gücünü belirler. Yani arabanızın hızlanma yeteneği, azami hızı ve enerji verimliliği tamamen buna bağlıdır. IGBT, motor tahrik sisteminin maliyetinin yaklaşık yarısını, tüm araç maliyetinin ise %5'ini oluşturur ve tüm elektrikli aracın en pahalı ikinci bileşenidir (birinci en yüksek maliyet bataryadır). Bunun elektrikli araçlar alanındaki "temel teknoloji" olduğunu söylemek abartı olmaz. IGBT'nin yapısal olarak üç ana gelişim yönü vardır: 1. IGBT'nin dikey yapısı: Saydam olmayan kollektörlü NPT tipi, tampon katmanlı PT tipi, saydam kollektörlü NPT tipi ve FS elektrik alanı kesme tipi; 2. IGBT kapı yapısı: düzlemsel kapı mekanizması ve Hendek yapısı; 3. Silisyum gofret işleme teknolojisi: epitaksiyel büyüme teknolojisi, bölgesel erime silisyum tek kristal; Paketleme teknolojisine göre, IGBT modülleri iki türe ayrılabilir: kaynak tipi ve kıvırma tipi. Genellikle yüksek gerilimli IGBT modülleri standart lehimleme ile paketlenirken, orta ve düşük gerilimli IGBT modülleri sinterleme ile lehimleme ve basınç teması ile tel bağlama gibi birçok yeni teknolojiye sahiptir. IGBT çip teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte, çipin en yüksek çalışma bağlantı sıcaklığı ve güç yoğunluğu sürekli artmaktadır ve IGBT modül teknolojisinin de buna uyum sağlaması gerekmektedir. Gelecekte IGBT modül teknolojisi, "çipin arkasının kaynaklanması ve sabitlenmesi" ve "ön elektrotların birbirine bağlanması" etrafında geliştirilecek. IGBT'nin Başlıca Uygulama Alanları Yeni güç yarı iletken cihazlarının ana akım cihazı olan IGBT, endüstri, 4C (iletişim, bilgisayar, tüketici elektroniği, otomotiv elektroniği), havacılık ve uzay gibi geleneksel endüstriyel alanların yanı sıra demiryolu taşımacılığı, yeni enerji, akıllı şebeke ve yeni enerji araçları gibi stratejik olarak ortaya çıkan endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. 1. Yeni enerji aracının IGBT modülü, elektrikli araçta hayati bir rol oynar ve elektrikli aracın ve şarj istasyonunun temel teknik bileşenidir. Elektrikli araçların maliyetinin yaklaşık %10'unu, şarj istasyonlarının maliyetinin ise yaklaşık %20'sini IGBT modülleri oluşturmaktadır. IGBT, elektrikli araçlar alanında esas olarak aşağıdaki alanlarda kullanılır: a) elektrik kontrol sistemi, yüksek güçlü DC/AC invertöründen sonra otomobil motorunu çalıştırır; B) IGBT ve FRD kullanan, düşük akımlı, araç üstü klima kontrol sisteminin düşük güçlü doğru akım/alternatif akım (DC/AC) invertörü; C) Şarj pilinin akıllı şarj pilindeki IGBT modülü, anahtarlama elemanı olarak kullanılır; 2. Akıllı şebeke IGBT'si akıllı şebekenin güç üretim ucu, iletim ucu, dönüşüm ucu ve güç tüketim ucu olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Güç üretimi açısından, rüzgar enerjisi üretimi ve fotovoltaik enerji üretiminde doğrultucular ve invertörler için IGBT modüllerine ihtiyaç duyulmaktadır. İletim tarafında ise FACTS esnek iletim teknolojisinin UHVDC iletiminde IGBT gibi çok sayıda güç cihazına ihtiyaç duyulmaktadır. Trafo merkezi açısından bakıldığında IGBT, güç elektroniği trafosunun (PET) temel cihazıdır. Güç tüketimi açısından bakıldığında, ev tipi beyaz eşya, mikrodalga fırınlar, LED aydınlatma sürücüleri vb. için IGBT'ye olan talep oldukça fazladır. 3. Raylı Sistem IGBT cihazları, raylı sistem araçlarının çekiş konvertörleri ve çeşitli yardımcı konvertörleri için ana akım güç elektroniği cihazları haline gelmiştir. AC tahrik teknolojisi modern raylı ulaşımın temel teknolojilerinden biridir. AC tahrik sisteminde çekiş konvertörü temel bileşendir ve IGBT çekiş konvertörünün temel bileşenlerinden biridir.