有各种各样的芯片。今天,我将介绍一种与我们生活密切相关的芯片IGBT。这种芯片广泛应用于电动汽车。
IGBT是电动汽车、铁路机车和动车组交流电机输出控制的芯片。
IGBT直接控制DC和交流之间的转换,这决定了驱动系统的扭矩和大输出功率。所以,你的车的加速能力,高速,能效都取决于它。
IGBT约占电机驱动系统成本的一半,占整车成本的5%,是整个电动汽车第二贵的部件(电池最贵)。毫不夸张地说,这是电动车领域的“核心技术”。
在结构上,IGBT有三个主要发展方向:
1.IGBT垂直结构:非透明集电极NPT型、带缓冲层的PT型、透明集电极NPT型、FS电场截止型;
2.IGBT栅结构:平面栅机制和沟槽结构;
3.硅片加工技术:外延生长技术、区熔硅单晶;
根据封装技术,IGBT模块主要可分为两种类型:焊接型和压接型。通常,高压IGBT模块主要采用标准焊接封装,而中低压IGBT模块出现了许多新技术,如烧结代替焊接、压接代替引线键合等。
随着IGBT芯片技术的不断发展,芯片的高工作结温和功率密度不断提高,IGBT模块技术也要与之相适应。未来,IGBT模块技术将围绕“芯片背面焊接固定”和“正面电极互连”两个方面进行改进。
IGBT的主要应用领域
作为新型功率半导体器件的主流,IGBT已广泛应用于工业、4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、国防等传统行业,以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业。
1.新能源汽车
IGBT模块在电动汽车中起着至关重要的作用,是电动汽车和充电桩的核心技术部件。IGBT模块占电动汽车成本的近10%,占充电桩成本的20%。IGBT在电动汽车领域主要用于以下几个方面:
a)电控系统驱动大功率DC/交流逆变后的汽车电机;
b)车载空调控制系统的小功率直流/交流(DC/交流)逆变器,采用IGBT和FRD;具有低电流;
c)充电桩智能充电桩中的IGBT模块作为开关元件;
2.智能电网
IGBT广泛应用于智能电网的发电端、输电端、变电站端和用电端;
从发电端来看,风力发电和光伏发电中的整流器和逆变器都需要IGBT模块。
从输电端来看,特高压直流输电中的FACTS柔性输电技术需要大量的IGBT等电力设备。
从变电站方面来看,IGBT是电力电子变压器(PET)的关键器件。
从功耗上看,家用白电、微波炉、LED照明驱动器等。所有这些都对IGBT有很大的需求。
3.铁路直达运输
IGBT器件已成为轨道交通车辆牵引变流器和各种辅助变流器的主流电力电子器件。交流传动技术是现代轨道交通的核心技术之一。牵引变流器是交流传动系统中的关键部件,IGBT是牵引变流器的核心器件之一。