一、IGBT是什么IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)单管是功率半导体领域的关键器件,兼具 MOSFET(金属 - 氧化物半导体场效应晶体管)的高输入阻抗和 BJT(双极结型晶体管)的低导通损耗优势,广泛应用于新能源、工业控制、电力电子等核心领域。以下从定义、核心特性、技术参数、应用场景、选型要点及市场格局等方面,全面解析 IGBT 单管。
二、IGBT的技术发展目前,IGBT市场公认采用英飞凌技术平台,将产品分为7代。目前使用最广泛的是IGBT4/5/7,国内部分供应商目前对标第四代、第五代进行量产,极少数能量产第7代。IGBT的发展方向依然是提高耐压、提高单位元胞过流、扩大功率、提升工作结温。
三、IGBT的分类IGBT根据集成度,分为分立器件、模块;IGBT单管:IGBT 单管是单个 IGBT 芯片与续流二极管(FWD,Free Wheeling Diode)封装而成的独立功率器件,区别于 IGBT 模块(多芯片集成),其核心功能是实现 “电压控制电流”,充当电力电子电路中的 “开关”,精准调控高电压、大电流的通断。IGBT模块:IGBT 模块本质是 “多芯片集成的功率开关单元”,通过标准化封装将多个 IGBT 芯片(如 2 个、4 个、6 个)、续流二极管芯片及辅助电路集成,解决单管在高功率场景下 “散热难、布线复杂、可靠性低” 的痛点,实现 “模块化、集成化、标准化” 的功率控制。
四、IGBT的主要应用场景
(1)工控领域IGBT在工控领域应用广泛,包括变频器、逆变焊机、电磁感应加热、工业电源等。
变频器:依靠内部IGBT的开关来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的。
逆变焊机:通过将低频交流电经过整流滤波变成直流,再通过IGBT将直流逆变成千赫兹到万赫兹的中频交流电,同时经变压器降至适合于焊接的几十伏电压,再次整流并经过滤波输出平稳的直流电,进行焊接工作。
UPS:即不间断电源(Uninterruptible Power Supply),是一种含有储能装置的不间断电源,主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备,提供不间断的电源。在UPS电源内部有整流器与逆变器,进行电能转换过程需要用到IGBT。
(2)新能源车在主逆变器中,IGBT将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电;在车载充电机中,IGBT将交流电转化为直流电并为高压电池充电;在 DC-DC变换器中,IGBT将高压电池输出的高电压转化成低电压后供汽车低压供电网络使用;
(3)光伏、风电、储能风能发电、光伏发电直接产生的电能不能直接并入电网,需要通过变流器、逆变器等进行电能转化,进行储存或者并入电网。储能也是如此,储能变流器需要控制储能电池组的充放电,进行交直流变换。在光伏逆变器中,分升压模块和逆变两部分电路,其中逆变电路中一般使用IGBT模块。
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