HA-FE63

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三菱伺服，三菱伺服驱动器伺服维修
吴先生

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为什么要重视IGBT？

IGBT是能源转换与传输的核心器件，是电力电子装置的“CPU” 。采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点，是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。



IGBT的应用领域



按电压分布的应用领域

1）新能源汽车

IGBT模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用，是电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。IGBT模块占电动汽车成本将近10%，占充电桩成本约20%。IGBT主要应用于电动汽车领域中以下几个方面：

A）电动控制系统 大功率直流/交流(DC/AC)逆变后驱动汽车电机；

B）车载空调控制系统 小功率直流/交流(DC/AC)逆变，使用电流较小的IGBT和FRD；

C）充电桩 智能充电桩中IGBT模块被作为开关元件使用；



2）智能电网

IGBT广泛应用于智能电网的发电端、输电端、变电端及用电端：

从发电端来看，风力发电、光伏发电中的整流器和逆变器都需要使用IGBT模块。
从输电端来看，特高压直流输电中FACTS柔性输电技术需要大量使用IGBT等功率器件。
从变电端来看，IGBT是电力电子变压器（PET）的关键器件。
从用电端来看，家用白电、 微波炉、 LED照明驱动等都对IGBT有大量的需求。


3）轨道交通

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，在交流传动系统中牵引变流器是关键部件，而IGBT又是牵引变流器核心的器件。



8、IGBT各代之间的技术差异

IGBT各代之间的技术差异

要了解这个，我们先看一下IGBT的发展历程。

工程师在实际应用中发现，需要一种新功率器件能同时满足：·驱动电路简单,以降低成本与开关功耗；通态压降较低，以减小器件自身的功耗。

回顾他们在1950-60年代发明的双极型器件SCR,GTR和GTO通态电阻很小；电流控制，控制电路复杂且功耗大；1970年代推出的单极型器件VD-MOSFET通态电阻很大；电压控制，控制电路简单且功耗小；因此到了1980年代，他们试图把MOS与BJT技术集成起来的研究，导致了IGBT的发明。 1985年前后美国GE试制工业样品（可惜后来放弃）。自此以后， IGBT主要经历了6代技术及工艺改进。

而经过这么多年的发展，我们清楚明白到，从结构上看，IGBT主要有三个发展方向，分别是IGBT纵向结构、IGBT栅极结构和IGBT硅片加工工艺。而在这三个方面的改良过程中，厂商聚焦在降低损耗和降低生产成本两个方面。



在一代代工程师的努力下，IGBT芯片在六代的演变过程中，经历了以下变化：



而前面我们已经提到，开发者一般在实际设计中都是使用IGBT模块应用到实际产品中，所以我们简略对这个介绍一下。

IGBT模块按封装工艺来看主要可分为焊接式与压接式两类。高压IGBT模块一般以标准焊接式封装为主，中低压IGBT模块则出现了很多新技术，如烧结取代焊接，压力接触取代引线键合的压接式封装工艺。

随着IGBT芯片技术的不断发展，芯片的高工作结温与功率密度不断提高， 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 与 正面电极互连 两方面改进。模块技术发展趋势：无焊接、 无引线键合及无衬板/基板封装技术；内部集成温度传感器、电流传感器及驱动电路等功能元件，不断提高IGBT模块的功率密度、集成度及智能度。