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快乐飞艇开奖查询 IGBT是什么?

作者:海飞乐技术 时间:2017-04-13 16:00

 IGBT是什么?
   IGBT全称为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor),所以它是一个有MOS Gate的BJT晶体管,可以简单理解为IGBT是MOSFET和BJT的组合体。MOSFET主要是单一载流子(多子)导电,而BJT是两种载流子导电,所以BJT的驱 动电流会比MOSFET大,但是MOSFET的控制级栅极是靠场效应反型来控制的,没有额外的控制端功率损耗。所以IGBT就是利用了MOSFET和BJT的优点组合起来的,兼有MOSFET的栅极电压控制晶体管(高输入阻抗),又利用了BJT的双载流子达到大电流(低导通压降)的目的 (Voltage-Controlled Bipolar Device)。从而达到驱动功率小、饱和压降低的完美要求,广泛应用于600V以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
IGBT实物图 左图IGBT模块,右图IGBT管
图1 
IGBT实物图 左图IGBT模块,右图IGBT管
   IGBT有什么用?
   绝缘栅双极晶体管(IGBT)是高压开关家族中最为年轻的一位。由一个15V高阻抗电压源即可便利的控制电流流通器件从而可达到用较低的控制功率来控制高电流。IGBT就是一个开关,非通即断,如何控制他的通还是断,就是靠的是栅源极的电压,当栅源极加+12V(大于6V,一般取12V到15V)时IGBT导通,栅源极不加电压或者是加负压时,IGBT关断,加负压就是为了可靠关断。
 IGBT没有放大电压的功能,导通时可以看做导线,断开时当做开路。
 IGBT有三个端子,分别是G,D,S,在G和S两端加上电压后,内部的电子发生转移(半导体材料的特点,这也是为什么用半导体材料做电力电子开关的原因),本来是正离子和负离子一一对应,半导体材料呈中性,但是加上电压后,电子在电压的作用下,累积到一边,形成了一层导电沟道,因为电子是可以导电的,变成了导体。如果撤掉加在GS两端的电压,这层导电的沟道就消失了,就不可以导电了,变成了绝缘体。 
   IGBT是电机控制和功率变换的首选器件,从传统的电力、机械、矿冶,到轨道交通、航空航天、新能源装备以及特种装备等战略性新兴产业,都有IGBT应用的身影。以高铁应用为例,IGBT装置可以说是列车运行的“心脏”。高铁运行中,要在短时间将时速从零提升到300公里以上,反之,也需要在极短的时间内将正在高速运行的列车平稳停下来。这看似简单的加速、减速过程,相关传动设备、牵引变流器以及其他电动设备,要在短暂的时间内完成一系列复杂的高难度动作,这需要确保各种设备所需的电流、电压极为精准、可靠,在目前技术条件下,只有大功率的IGBT才能满足这一苛刻要求。在减速过程中,通过IGBT的作用,还可 以将列车减速产生的能量转为电能,回馈给电网。
IGBT是汽车元器件中的核心器件之一
图2  IGBT是汽车元器件中的核心器件之一
 
   IGBT行业现况
   IGBT芯片的制造,是一个物理作用与化学作用完美结合的过程。 前后共有200多道**小小的工艺步骤,每个工艺步骤必须精准到位,每项技术火候都必须拿捏得当。否则,“失之毫厘,谬以千 里”,一个细小环节的差异,就可能导致整批芯片的报废。
   IGBT作用大,应用广泛,但这一技术长期被极少数经济发达国家所垄断。早些年,我国所有机车车辆用的IGBT模块全部依赖国外进口。每年,高铁、城轨、风电等产业,需要从国外采购数十亿美元的 IGBT产品,采购周期长达数月甚至一年以上。“有些领域,国外根本就不卖”。早在2006年,国家相关部委就将IGBT器件技术作为重大专项课题,集中进行研发,但由于基础落后、人才匮乏,进展缓慢。IGBT技 术的落后,使得我国一些关键产业 发展一度受制于人。
 
   国产IGBT研发进度
   “十一五”初期,南车株洲所在国内率先启动“高压IGBT元件研制”项目。然而,想在短短几年内,完全依靠自身力量,独立自主 研发掌握核心技术并推动IGBT技术产业化难度极大。南车株洲所智慧 地选择了一条“捷径”——实施“收购-整合-创新”战略,通过全球性战略布局,吸纳国际优势研发资源,对IGBT技术进行自主攻关。2008年10月31日,南车株洲所下属株洲南车时代电气股份有限 公司成功收购英国丹尼克斯半导体公司75%的股权,为中国南车实现IGBT技术的突破打开了一扇窗。目前,4500伏、6500伏等更高电压等级的IGBT芯片相继在南车株洲所研发成功,满足了轨道交通、智能电网等高端应用领域的需 要,并且实现IGBT制造技术从6英寸到8英寸的跨越。
 
   IGBT知名生产厂家
   1、美国国际整流器公司(IR)
   美国国际整流器公司(IR)为全球功率半导体和管理方案领先厂商。IR的模拟及混合信号集成电路、先进电路器件、集成功率系统和器件广泛应用于驱动高性能计算机及降低电机的能耗,是众多国际知名厂商开发下一代计算机、节能电器、照明设备、汽车、卫星系统、宇航及国防系统的电源管理基准。
 
   2、意法半导体(STMicroelectronics)
   意法半导体(ST)公司成立于1987年,是意大利SGS半导体公司和法国汤姆逊半导体合并后的新企业,从成立之初至今,ST的增长速度超过了半导体工业的整体增长速度。自1999年起,ST始终是世界十大半导体公司之一。为世界第一大专用模拟芯片和电源转换芯片制造商,世界第一大工业半导体和机顶盒芯片供应商,在分立器件、手机相机模块和车用集成电路领域居世界前列。标准产品包括分立器件如晶体管、二极管与晶闸管;功率晶体管如MOSFET、IGBT等。
   
   3、飞兆(Fairchild)
   飞兆半导体公司(FairchildSemiconductor)俗称“仙童半导体”,是美国的一家半导体设计与制造公司,目前总部设在缅因州南波特兰。曾经开发了世界上第一款商用集成电路(略微领先于德州仪器公司)。当前半导体行业的重要公司英特尔、AMD等的创始人都来自此公司。飞兆半导体公司在硅谷的发展史上占有重要的位置。
 
  4、富士通(Fuji)
  富士通(Fuji)主要产品包括自动售货机、工厂自动化设备、电源设备、半导体、集成电路等信息电子零部件。主要生产和销售IGBT、MOS-FET等功率半导体,特别是在工业驱动用IGBT组件领域的市场份额排名世界第三位,市场占有率高达30%。
  
  5、英飞凌
  自从1996年在无锡建立第一家企业以来,英飞凌的业务取得非常迅速的增长,目前在中国已经拥有8家公司和1700多名员工。2004年英飞凌在中国的销售额增加了30%,高于中国半导体行业的平均增长速度,在国内的排名由2002年的第七位上升至前四位,成为英飞凌亚太乃至全球业务发展的一个重要推动力。
   



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