高铁上的IGBT

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什么是IGBT?
 
IGBT是一种实现电能控制和转换的电力电子器件,通俗地说,就是一个控制电能的非常厉害的高级开关,被誉为电力电子装置的“CPU”,在轨道交通(如高铁)、智能电网(如柔性直流输电工程)、航空航天、新能源(风电、光伏、汽车)等领域应用极广,IGBT产业对我国而言属于战略行业中的战略产业。
 
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IGBT应用领域广泛,堪称现代功率变流装置的“心脏”和绿色高端产业的“核芯”。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,都有它的身影。一块IGBT模块尽管只有巴掌大小,却是驾驭一台庞大装备的“命脉”。
 
 
IGBT:打破垄断 自主研发
 
21世纪初,我国IGBT模块产品基本依赖国外进口,每年需花费数十亿美元进行海外采购,核心技术的缺失导致“中国制造”受制于人。这一局面直到2011年被彻底打破,中车电动母公司——中车株洲所建成国内首条、世界上第二条8英寸IGBT芯片及模块生产线,宣告中国已掌握IGBT的专业研发制造技术,打破了国外公司在高端功率半导体芯片技术方面的垄断。

 

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在电动汽车中, IGBT是电机驱动系统的核心元件,在车辆的每一次加减速过程中IGBT都发挥着举足轻重的作用。它就像一个“金箍棒”,能将电能自由转化,直流逆变为交流驱动电机,制动时将电机交流转化为直流,回收电能。近年来,中车株洲所与中车电动共同推出了多款应用于电动汽车的IGBT,也是独一无二沿袭了“高铁”血脉的“芯”。
 
那么,搭载IGBT芯片的新能源汽车,有哪些特点?
 
ROHM开发出业界顶级高效率与软开关兼备的650V耐压IGBT "RGTV/RGW系列"
 
1.实现业界顶级的低传导损耗和高速开关性能
在本新系列产品中,利用薄晶圆技术使晶圆厚度比以往产品再薄15%,另外采用ROHM独创的单元微细化结构,成功实现业界顶级的低导通损耗(VCE(sat)=1.5V)和高速开关特性(tf=30~40ns)。
 
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2.实现软开关,减轻设备的设计负担
通过元器件内部优化,实现了ON/OFF顺畅切换的软开关。由此,开关时产生的电压过冲与普通产品相比减少了50%,可减少用来抑制过冲的外置栅极电阻和缓冲电路等部件数量。使用IGBT时,应用端不再需要以往需要的过冲对策,有利于减轻设计负担。
 
IGBT资料:
 
 
 
 
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高铁上的IGBT

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电子行业的“CPU”——IGBT

早在1979年,MOS栅功率开关器件作为IGBT概念的先驱即已被介绍到世间。之后的80年代初期,用于功率MOSFET制造技术的DMOS(双扩散形成的金属-氧化物-半导体)工艺被采用到IGBT中来。紧接着90年代中期,沟槽栅结构又返回到一种新概念的IGBT。在这种沟槽结构中,实现了在通态电压和关断时间之间折衷的更重要的改进。直到现在,大电流高电压的IGBT已模块化,它的驱动电路除上面介绍的由分立元件构成之外,现在已制造出集成化的IGBT专用驱动电路.其性能更好,整机的可靠性更高及体积更小。