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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(shí)現(xiàn)電隔離。由于此氧化膜很薄,其擊穿電壓一般達(dá)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。
在安裝或更換IGBT模塊時(shí),應(yīng)十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度。為了減少接觸熱阻,好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導(dǎo)熱硅脂。一般散熱片底部安裝有散熱風(fēng)扇,當(dāng)散熱風(fēng)扇損壞中散熱片散熱不良時(shí)將導(dǎo)致IGBT模塊發(fā)熱,而發(fā)生故障。因此對散熱風(fēng)扇應(yīng)定期進(jìn)行檢查,一般在散熱片上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度感應(yīng)器,當(dāng)溫度過高時(shí)將報(bào)警或停止IGBT模塊工作。
IGBT模塊由于具有多種優(yōu)良的特性,使它得到了快速的發(fā)展和普及,已應(yīng)用到電力電子的各方各面。因此熟悉IGBT模塊性能,了解選擇及使用時(shí)的注意事項(xiàng)對實(shí)際中的應(yīng)用是十分必要的。
由于IGBT在電能轉(zhuǎn)換中扮演的重要角色,它能夠?yàn)楦鞣N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(dòng)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(dòng)化用IGBT模塊未來5年復(fù)合增長率高達(dá)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(huì)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(huì)遠(yuǎn)此,以上市公司斯達(dá)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(shí)現(xiàn)了高速增長。
IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點(diǎn);當(dāng)前市場上銷售的多為此類模塊化產(chǎn)品,一般所說的IGBT也指IGBT模塊;隨著節(jié)能環(huán)保等理念的推進(jìn),此類產(chǎn)品在市場上將越來越多見;
IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?,俗稱電力電子裝置的“CPU”,作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。
IGBT的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道,給PNP(原來為NPN)晶體管提供基極電流,使IGBT導(dǎo)通。反之,加反向門極電壓消除溝道,切斷基極電流,使IGBT關(guān)斷。IGBT的驅(qū)動(dòng)方法和MOSFET基本相同,只需控制輸入極N-溝道MOSFET,所以具有高輸入阻抗特性。當(dāng)MOSFET的溝道形成后,從P+基極注入到N-層的空穴(少子),對N-層進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制,減小N-層的電阻,使IGBT在高電壓時(shí),也具有低的通態(tài)電壓。
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(dāng)正弦交流電交流電電壓相位過零點(diǎn)觸發(fā),是過零點(diǎn)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(shí)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。
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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??偣疽言谙愀邸⑴_(tái)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(dòng)板、單三相整流橋模塊、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管、保險(xiǎn)絲、熔斷器和氣動(dòng)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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