有各種各樣的芯片。今天,我將介紹一種與我們生活密切相關(guān)的芯片IGBT。這種芯片廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車。
IGBT是電動(dòng)汽車、鐵路機(jī)車和動(dòng)車組交流電機(jī)輸出控制的芯片。
IGBT直接控制DC和交流之間的轉(zhuǎn)換,這決定了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的扭矩和大輸出功率。所以,你的車的加速能力,高速,能效都取決于它。
IGBT約占電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本的一半,占整車成本的5%,是整個(gè)電動(dòng)汽車第二貴的部件(電池最貴)。毫不夸張地說,這是電動(dòng)車領(lǐng)域的“核心技術(shù)”。
在結(jié)構(gòu)上,IGBT有三個(gè)主要發(fā)展方向:
1.IGBT垂直結(jié)構(gòu):非透明集電極NPT型、帶緩沖層的PT型、透明集電極NPT型、FS電場(chǎng)截止型;
2.IGBT柵結(jié)構(gòu):平面柵機(jī)制和溝槽結(jié)構(gòu);
3.硅片加工技術(shù):外延生長技術(shù)、區(qū)熔硅單晶;
根據(jù)封裝技術(shù),IGBT模塊主要可分為兩種類型:焊接型和壓接型。通常,高壓IGBT模塊主要采用標(biāo)準(zhǔn)焊接封裝,而中低壓IGBT模塊出現(xiàn)了許多新技術(shù),如燒結(jié)代替焊接、壓接代替引線鍵合等。
隨著IGBT芯片技術(shù)的不斷發(fā)展,芯片的高工作結(jié)溫和功率密度不斷提高,IGBT模塊技術(shù)也要與之相適應(yīng)。未來,IGBT模塊技術(shù)將圍繞“芯片背面焊接固定”和“正面電極互連”兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。
IGBT的主要應(yīng)用領(lǐng)域
作為新型功率半導(dǎo)體器件的主流,IGBT已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、4C(通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、汽車電子)、航空航天、國防等傳統(tǒng)行業(yè),以及軌道交通、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
1.新能源汽車
IGBT模塊在電動(dòng)汽車中起著至關(guān)重要的作用,是電動(dòng)汽車和充電樁的核心技術(shù)部件。IGBT模塊占電動(dòng)汽車成本的近10%,占充電樁成本的20%。IGBT在電動(dòng)汽車領(lǐng)域主要用于以下幾個(gè)方面:
a)電控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)大功率DC/交流逆變后的汽車電機(jī);
b)車載空調(diào)控制系統(tǒng)的小功率直流/交流(DC/交流)逆變器,采用IGBT和FRD;具有低電流;
c)充電樁智能充電樁中的IGBT模塊作為開關(guān)元件;
2.智能電網(wǎng)
IGBT廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)的發(fā)電端、輸電端、變電站端和用電端;
從發(fā)電端來看,風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需要IGBT模塊。
從輸電端來看,特高壓直流輸電中的FACTS柔性輸電技術(shù)需要大量的IGBT等電力設(shè)備。
從變電站方面來看,IGBT是電力電子變壓器(PET)的關(guān)鍵器件。
從功耗上看,家用白電、微波爐、LED照明驅(qū)動(dòng)器等。所有這些都對(duì)IGBT有很大的需求。
3.鐵路直達(dá)運(yùn)輸
IGBT器件已成為軌道交通車輛牽引變流器和各種輔助變流器的主流電力電子器件。交流傳動(dòng)技術(shù)是現(xiàn)代軌道交通的核心技術(shù)之一。牽引變流器是交流傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件,IGBT是牽引變流器的核心器件之一。