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IGBT先進(jìn)封裝的定義及主要應用領(lǐng)域

來(lái)源: 瀏覽: 發(fā)布日期:2022-07-26 15:02:48
信息摘要:
  IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor),又稱(chēng)為絕緣閘極雙極性電晶體?! GBT歸類(lèi)在功率半導體元件的電晶體領(lǐng)域?! 」β拾雽w元件(電晶體領(lǐng)域)除了IGBT之外

  IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor),又稱(chēng)為絕緣閘極雙極性電晶體。

  IGBT歸類(lèi)在功率半導體元件的電晶體領(lǐng)域。

  功率半導體元件(電晶體領(lǐng)域)除了IGBT之外,還有MOSFET、BIPOLAR等,這些都能用來(lái)作為半導體開(kāi)關(guān)。

  IGBT是一種適合高電壓、大電流應用的理想晶體管。IGBT的額定電壓范圍為400V至2000V,額定電流范圍為5A至1000A,IGBT廣泛用于工業(yè)應用(例如,逆變器系統和不間斷電源(UPS))、消費類(lèi)應用(例如,空調和電磁爐),以及車(chē)載應用(例如,電動(dòng)汽車(chē)(EV)電機控制器)。

  IGBT大約占電機驅動(dòng)系統成本的一半,占到整車(chē)成本的5%,是整部電動(dòng)車(chē)成本第二高的元件(成本第一高的是電池)。毫不夸張地說(shuō),這就是電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域的“核心技術(shù)”。

  從結構上講,IGBT主要有三個(gè)發(fā)展方向:

  1、IGBT縱向結構:非透明集電區NPT型、帶緩沖層的PT型、透明集電區NPT型和FS電場(chǎng)截止型;

  2、IGBT柵極結構:平面柵機構、Trench溝槽型結構;

  3、硅片加工工藝:外延生長(cháng)技術(shù)、區熔硅單晶;

  按照封裝工藝來(lái)看,IGBT模塊主要可分為焊接式與壓接式兩類(lèi)。高壓IGBT模塊一般以標準焊接式封裝為主,中低壓IGBT模塊則出現了很多新技術(shù),如燒結取代焊接,壓力接觸取代引線(xiàn)鍵合的壓接式封裝工藝。

  隨著(zhù)IGBT芯片技術(shù)的不斷發(fā)展,芯片的最高工作結溫與功率密度不斷提高,IGBT模塊技術(shù)也要與之相適應。未來(lái)IGBT模塊技術(shù)將圍繞“芯片背面焊接固定”與“正面電極互連”兩方面改進(jìn)。

  IGBT的主要應用領(lǐng)域

  作為新型功率半導體器件的主流器件,IGBT已廣泛應用于工業(yè)、4C(通信、計算機、消費電子、汽車(chē)電子)、航空航天、國防軍工等傳統產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,以及軌道交通、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車(chē)等戰略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

  1、新能源汽車(chē)

  IGBT模塊在電動(dòng)汽車(chē)中發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用,是電動(dòng)汽車(chē)及充電樁等設備的核心技術(shù)部件。IGBT模塊占電動(dòng)汽車(chē)成本將近10%,占充電樁成本約20%。IGBT主要應用于電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域中以下幾個(gè)方面:

  電動(dòng)控制系統大功率直流/交流(DC/AC)逆變后驅動(dòng)汽車(chē)電機。

  車(chē)載空調控制系統小功率直流/交流(DC/AC)逆變,使用電流較小的IGBT和FRD。

  充電樁智能充電樁中IGBT模塊被作為開(kāi)關(guān)元件使用。

  2、智能電網(wǎng)

  IGBT廣泛應用于智能電網(wǎng)的發(fā)電端、輸電端、變電端及用電端:

  從發(fā)電端來(lái)看,風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊。

  從輸電端來(lái)看,特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術(shù)需要大量使用IGBT等功率器件。

  從變電端來(lái)看,IGBT是電力電子變壓器(PET)的關(guān)鍵器件。

  從用電端來(lái)看,家用白電、微波爐、LED照明驅動(dòng)等都對IGBT有大量的需求。

  3、軌道交通

  IGBT器件已成為軌道交通車(chē)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)是現代軌道交通的核心技術(shù)之一,在交流傳動(dòng)系統中牽引變流器是關(guān)鍵部件,而IGBT又是牽引變流器最核心的器件之一。

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