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IGBT晶片技術詳解:為何被稱為電動車領域“核心技術”
2022-03-17 1105

晶片的種類很多。今天要為大家介紹一種和我們的生活息息相關的IGBT(絕緣柵雙極電晶體)。該晶片廣泛應用於電動車。 
   
IGBT是用於電動車、鐵路機車、動車組等交流電馬達輸出控制的晶片。 IGBT直接控制直流電和交流電之間的轉換,決定了驅動系統的轉矩和最大輸出。 因此,您的汽車的加速能力、最高速度和能源效率都取決於它。 IGBT約佔馬達驅動系統成本的一半,佔整車成本的5%,是整車第二昂貴的零件(第一高成本是電池)。 毫不誇張地說,這是電動車領域的「核心技術」。 從結構來看,IGBT主要有三個發展方向:1. IGBT的縱向結構:不透明集電極的NPT型、帶緩衝層的PT型、透明集電極的NPT型、FS電場截止型;2. IGBT閘極結構:平面閘極機制、Trench結構;3. 矽片加工技術:外延生長技術、區熔矽單晶;IGBT模組依封裝技術可分為焊接式、壓接式兩種。 一般高壓IGBT模組主要採用標準焊接封裝,而中低壓IGBT模組則有燒結焊接、壓接引線鍵結等多種新技術。 隨著IGBT晶片技術的不斷發展,晶片的最高工作結溫和功率密度不斷提高,IGBT模組技術也要與之相適應。 未來IGBT模組技術將圍繞「晶片背面的焊接固定」和「正面電極的互連」進行改進。 IGBT的主要應用領域IGBT作為新型功率半導體元件的主流裝置,廣泛應用於工業、4C(通訊、電腦、消費性電子、汽車電子)、航空航太等傳統產業領域,以及軌道運輸、新能源、智慧電網、新能源汽車等戰略性新興產業領域。 1. 新能源車IGBT模組在電動車中起著至關重要的作用,是電動車及充電樁的核心技術部件。 IGBT模組佔電動車成本的近10%,佔充電樁成本的20%左右。 IGBT在電動車領域主要應用在以下幾個方面:a)電控系統經過高功率DC/AC逆變器後驅動汽車馬達;b)車載空調控制系統的小功率直流/交流(DC/AC)逆變器,採用IGBT和FRD,電流較小;c)充電樁智慧充電樁中IGBT模組作為開關元件;2. 智慧電網IGBT廣泛應用於智慧電網的發電端、輸電端、變電端、用電端。 從發電端來看,風力發電、光電發電的整流器、逆變器都需要用到IGBT模組。 從輸電側看,特高壓直流輸電中的FACTS柔性輸電技術需要大量採用IGBT等功率元件。 從變電站端來看,IGBT是電力電子變壓器(PET)的關鍵裝置。 從用電端來看,家用白電、微波爐、LED照明驅動等對IGBT的需求較大。 3. 軌道運輸IGBT元件已成為軌道運輸車輛牽引變流器及各類輔助變流器的主流電力電子裝置。 交流傳動技術是現代軌道運輸的核心技術之一。 在交流驅動系統中,牽引變流器是關鍵部件,而IGBT是牽引變流器的核心部件之一。


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