由于IGBT模塊為MOSFET結(jié)構(gòu),IGBT的柵通過一層氧化膜與發(fā)射實現(xiàn)電隔離。由于此氧化膜很薄,其擊穿電壓一般達到20~30V。因此因靜電而導(dǎo)致柵擊穿是IGBT失效的常見原因之一。
由于IGBT在電能轉(zhuǎn)換中扮演的重要角色,它能夠為各種高電壓和大電流應(yīng)用提供更高的效率和節(jié)能效果,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、新能源、變頻家電等領(lǐng)域。特別是在新能源汽車中,IGBT 模塊占電動車整車成本約5%左右,是除電池之外成本第二高的元件。根據(jù)IHS預(yù)測,全球汽車電動化用IGBT模塊未來5年復(fù)合增長率高達23.5%。目前國內(nèi)IGBT供需差距,國產(chǎn)量僅為市場銷量的七分之一。
2018 年 IGBT 模塊需求量為7898萬只,但是國內(nèi)產(chǎn)量只有1115萬只,供需缺口。據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露,IGBT整體市場規(guī)模會保持每年10%以上的增長速度,主要受益于新能源汽車行業(yè)的發(fā)展。但是國產(chǎn)IGBT的增長速度會遠此,以上市公司斯達半導(dǎo)體為例,2016年至2018年,連續(xù)保持45%以上的增長率。國內(nèi)諸多公司以IGBT為主營業(yè)務(wù)的公司實現(xiàn)了高速增長。
IGBT的應(yīng)用領(lǐng)域
按電壓分布的應(yīng)用領(lǐng)域
1、新能源汽車
IGBT模塊在電動汽車中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,是電動汽車及充電樁等設(shè)備的核心技術(shù)部件。IGBT模塊占電動汽車成本將近10%,占充電樁成本約20%。IGBT主要應(yīng)用于電動汽車領(lǐng)域中以下幾個方面:
A)電動控制系統(tǒng) 大功率直流/交流(DC/AC)逆變后驅(qū)動汽車電機;
B)車載空調(diào)控制系統(tǒng) 小功率直流/交流(DC/AC)逆變,使用電流較小的IGBT和FRD;
C)充電樁 智能充電樁中IGBT模塊被作為開關(guān)元件使用;
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、變電端及用電端:
從發(fā)電端來看,風力發(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。
從變電端來看,IGBT是電力電子變壓器(PET)的關(guān)鍵器件。
從用電端來看,家用白電、 微波爐、 LED照明驅(qū)動等都對IGBT有大量的需求。
3、軌道交通
IGBT器件已成為軌道交通車輛牽引變流器和各種變流器的主流電力電子器件。交流傳動技術(shù)是現(xiàn)代軌道交通的核心技術(shù)之一,在交流傳動系統(tǒng)中牽引變流器是關(guān)鍵部件,而IGBT又是牽引變流器核心的器件之一。
IGBT功率模塊
IGBT功率模塊采用IC驅(qū)動,各種驅(qū)動保護電路,IGBT芯片,新型封裝技術(shù),從復(fù)合功率模塊PIM發(fā)展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM。PIM向高壓大電流發(fā)展,其產(chǎn)品水平為1200—1800A/1800—3300V,IPM除用于變頻調(diào)速外,600A/2000V的IPM已用于電力機車VVVF逆變器。平面低電感封裝技術(shù)是大電流IGBT模塊為有源器件的PEBB,用于艦艇上的發(fā)射裝置。IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術(shù)組裝PEBB,大大降低電路接線電感,進步系統(tǒng)效率,現(xiàn)已開發(fā)成功第二代IPEM,其中所有的無源元件以埋層方式掩埋在襯底中。智能化、模塊化成為IGBT發(fā)展熱門。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅(qū)動電流較大;MOSFET驅(qū)動功率很小,開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點,驅(qū)動功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。
IGBT模塊是由IGBT(絕緣柵雙極型晶體管芯片)與FWD(續(xù)流二極管芯片)通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品;封裝后的IGBT模塊直接應(yīng)用于變頻器、UPS不間斷電源等設(shè)備上;
靜態(tài)特性
三菱制大功率IGBT模塊
三菱制大功率IGBT模塊
IGBT 的靜態(tài)特性主要有伏安特性、轉(zhuǎn)移特性。
IGBT 的伏安特性是指以柵源電壓Ugs 為參變量時,漏極電流與柵極電壓之間的關(guān)系曲線。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs 的控制,Ugs 越高, Id 越大。它與GTR 的輸出特性相似.也可分為飽和區(qū)1 、放大區(qū)2 和擊穿特性3 部分。在截止狀態(tài)下的IGBT ,正向電壓由J2 結(jié)承擔,反向電壓由J1結(jié)承擔。如果無N+緩沖區(qū),則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平,加入N+緩沖區(qū)后,反向關(guān)斷電壓只能達到幾十伏水平,因此限制了IGBT 的某些應(yīng)用范圍。
IGBT 的轉(zhuǎn)移特性是指輸出漏極電流Id 與柵源電壓Ugs 之間的關(guān)系曲線。它與MOSFET 的轉(zhuǎn)移特性相同,當柵源電壓小于開啟電壓Ugs(th) 時,IGBT 處于關(guān)斷狀態(tài)。在IGBT 導(dǎo)通后的大部分漏極電流范圍內(nèi), Id 與Ugs呈線性關(guān)系。高柵源電壓受大漏極電流限制,其佳值一般取為15V左右。
柵極上的噪聲電平
在有電噪聲的環(huán)境中,如果柵極上的噪聲電壓超過VGT,并有足夠的柵電流激發(fā)可控硅(晶閘管)內(nèi)部的正反饋,則也會被觸發(fā)導(dǎo)通。
應(yīng)用安裝時,要使柵極外的連線盡可能短。當連線不能很短時,可用絞線或屏蔽線來減小干擾的侵入。在然后G與MT1之間加一個1KΩ的電阻來降低其靈敏度,也可以再并聯(lián)一個100nf的電容,來濾掉高頻噪聲。
2、德國西門]康SEMIKRON: IGBT模塊;可控硅模塊;二極管模塊;三相整流橋模塊;平板型可控硅;螺栓型可控硅;螺栓型二極管。
3、德國英飛凌Infineon: IGBT模塊; PIM模塊;可控硅模塊。
4、德國艾賽斯IXYS:快速恢復(fù)二極管模塊;可控硅模塊。
5、日本三菱MITSUBISHI: IGBT模塊; IPM模塊; PIM模塊。
6、日本富士FUJI: IGBT模塊; IPM模塊;三相整流橋模塊。
7、美國威士VISHAY:螺栓二極管;螺栓可控硅。
8、日本東芝TOSHIBA: IGBT模塊;整流橋模塊; GTO門極關(guān)斷可控硅。
9、IGBT無感吸收電容:美國CDE;加拿大EACO:德國EPCOS。
10、英國西碼WESTCODE:平板型可控硅;平板型二極管;螺栓型可控硅、螺栓型二極管。
11、意大利POSEICO:平板型可控硅;平板型二極管。
12、英國達尼克斯DYNEX:平板型可控硅;平板型二極管、GTO ]極可關(guān)斷可控硅
13、瑞士ABB:平板型可控硅;平板型二極管、GTO門極可關(guān)斷可控硅。
14、快速熔斷器:美國BUSSMANN。
關(guān)于轉(zhuǎn)換電流變化率
當負載電流,電源頻率的增高或電源為非正弦波時,會使轉(zhuǎn)換電流變化率變高,這種情況易在感性負載的情況下發(fā)生,很容易導(dǎo)致器件的損壞。此時可以在負載回路中串聯(lián)一只幾毫亨的空氣電感。
面向全國,蘇州模塊供應(yīng)商,代理商。
全新原裝,代理,大量庫存
ABB 、POSEICO、 WESTCODE 、IXYS 、SEMIKRON 、CATELEC 、SanRex、MITSUBISHI、EUPEC 、infineon 、POWERSEM 、DAWIN、TYCO
可控硅 IGBT IPM PIM系列模塊優(yōu)勢代理
1、日本三社SanRex:可控硅模塊;二極管模塊;三相整流橋模塊。
2、德國西門]康SEMIKRON: IGBT模塊;可控硅模塊;二極管模塊;三相整流橋模塊;平板型可控硅;螺栓型可控硅;螺栓型二極管。
3、德國英飛凌Infineon: IGBT模塊; PIM模塊;可控硅模塊。
4、德國艾賽斯IXYS:快速恢復(fù)二極管模塊;可控硅模塊。
5、日本三菱MITSUBISHI: IGBT模塊; IPM模塊; PIM模塊。
6、日本富士FUJI: IGBT模塊; IPM模塊;三相整流橋模塊。
7、美國威士VISHAY:螺栓二極管;螺栓可控硅。
8、日本東芝TOSHIBA: IGBT模塊;整流橋模塊; GTO門極關(guān)斷可控硅。
9、IGBT無感吸收電容:美國CDE;加拿大EACO:德國EPCOS。
10、英國西碼WESTCODE:平板型可控硅;平板型二極管;螺栓型可控硅、螺栓型二極管。
11、意大利POSEICO:平板型可控硅;平板型二極管。
12、英國達尼克斯DYNEX:平板型可控硅;平板型二極管、GTO ]極可關(guān)斷可控硅
13、瑞士ABB:平板型可控硅;平板型二極管、GTO門極可關(guān)斷可控硅。
14、快速熔斷器:美國BUSSMANN。
可控硅有多種分類方法。
(一)按關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式分類:可控硅按其關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式可分為普通可控硅、雙向可控硅、逆導(dǎo)可控硅、門極關(guān)斷可控硅(GTO)、BTG可控硅、溫控可控硅和光控可控硅等多種。
(二)按引腳和極性分類:可控硅按其引腳和極性可分為二極可控硅、三極可控硅和四極可控硅。
(三)按封裝形式分類:可控硅按其封裝形式可分為金屬封裝可控硅、塑封可控硅和陶瓷封裝可控硅三種類型。其中,金屬封裝可控硅又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種;塑封可控硅又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種。
可控硅開關(guān)
可控硅開關(guān)
(四)按電流容量分類:可控硅按電流容量可分為大功率可控硅、率可控硅和小功率可控硅三種。通常,大功率可控硅多采用金屬殼封裝,而中、小功率可控硅則多采用塑封或陶瓷封裝。
(五)按關(guān)斷速度分類:可控硅按其關(guān)斷速度可分為普通可控硅和高頻(快速)可控硅。
(六)過零觸發(fā)-一般是調(diào)功,即當正弦交流電交流電電壓相位過零點觸發(fā),是過零點才觸發(fā),導(dǎo)通可控硅。
(七)非過零觸發(fā)-無論交流電電壓在什么相位的時候都可觸發(fā)導(dǎo)通可控硅,常見的是移相觸發(fā),即通過改變正弦交流電的導(dǎo)通角(角相位),來改變輸出百分比。
面向全國,蘇州模塊供應(yīng)商,代理商。
全新原裝,代理,大量庫存
ABB 、POSEICO、 WESTCODE 、IXYS 、SEMIKRON 、CATELEC 、SanRex、MITSUBISHI、EUPEC 、infineon 、POWERSEM 、DAWIN、TYCO
可控硅 IGBT IPM PIM系列模塊優(yōu)勢代理
主要銷售國際的整流管,晶閘管、快速晶閘管、電力模塊等產(chǎn)品??偣疽言谙愀?、臺灣和東南亞享有名氣數(shù)十載。主要銷售世界各地電力電子器件,主要包括功率模塊、IGBT模塊、可控硅模塊、整流橋模塊、二極管模塊、IGBT單管和驅(qū)動板、單三相整流橋模塊、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管、保險絲、熔斷器和氣動元件。主要包括:英飛凌、歐派克、日本三社、IXYS艾賽斯、ABB 、POSEICO、 WESTCODE 、西門康、富士、三菱、新電源、東芝、IR、摩托羅拉、西門子、美國巴斯曼、法國羅蘭等功率模塊。
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