組成與結(jié)構(gòu):IGBT模塊通常由多個IGBT芯片、驅(qū)動電路、保護電路、散熱器、連接器等組成。通過內(nèi)部的絕緣隔離結(jié)構(gòu),IGBT芯片與外界隔離,以防止外界的干擾和電磁干擾。同時,模塊內(nèi)部的驅(qū)動電路和保護電路可以有效地控制和保護IGBT芯片,提高設備的可靠性和安全性。
特性與優(yōu)勢:
低導通電阻與高開關(guān)速度:IGBT結(jié)合了MOSFET和BJT的特性,具有低導通電阻和高開關(guān)速度的優(yōu)點,同時也具有BJT器件高電壓耐受性和電流承載能力強的特點,非常適合用于直流電壓600V及以上的變流系統(tǒng)。高集成度與模塊化:IGBT模塊采用IC驅(qū)動、各種驅(qū)動保護電路、高性能IGBT芯片和新型封裝技術(shù),從復合功率模塊PIM發(fā)展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM,智能化、模塊化成為其發(fā)展熱點。高效節(jié)能與穩(wěn)定可靠:IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點,能夠提高用電效率和質(zhì)量,是能源變換與傳輸?shù)?span>主要器件,俗稱電力電子裝置的“CPU”。 IGBT模塊國產(chǎn)化態(tài)勢明顯,國產(chǎn)替代迎來發(fā)展機遇。上海電源igbt模塊
交通運輸領域電動汽車:IGBT模塊是電動汽車電力電子系統(tǒng)的部件之一,應用于電動汽車的電機控制器、車載充電器(OBC)和DC-DC轉(zhuǎn)換器等關(guān)鍵部件中。在電機控制器中,IGBT模塊控制著電池電能向電機的轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)電機的高效驅(qū)動和精確調(diào)速,直接影響電動汽車的動力性能和續(xù)航里程;車載充電器中,IGBT模塊實現(xiàn)交流電到直流電的轉(zhuǎn)換,為電池充電。軌道交通:在地鐵、高鐵等軌道交通車輛的牽引變流器和輔助電源系統(tǒng)中,IGBT模塊起著至關(guān)重要的作用。牽引變流器中的IGBT模塊將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為適合電機驅(qū)動的可變頻率和電壓的交流電,驅(qū)動列車的牽引電機,實現(xiàn)列車的啟動、加速、減速和制動等運行控制;輔助電源系統(tǒng)則為列車上的照明、空調(diào)、通風等設備提供穩(wěn)定的電力供應。嘉興4-pack四單元igbt模塊斯達半導和士蘭微是國內(nèi)IGBT行業(yè)的領銜企業(yè)。
高效電能轉(zhuǎn)換:IGBT 模塊能夠?qū)崿F(xiàn)直流到交流(逆變)、交流到直流(整流)以及交直流電壓變換等功能,且在轉(zhuǎn)換過程中具有較高的效率。例如在新能源汽車的充電樁中,它可將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為適合給汽車電池充電的直流電,同時在車載逆變器中,又能將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電,為車內(nèi)的空調(diào)、音響等交流設備供電。
精確電力控制:IGBT 模塊可以通過控制其柵極電壓來精確地控制其導通和關(guān)斷,從而實現(xiàn)對電路中電流、電壓的精確控制。在電機驅(qū)動系統(tǒng)中,通過調(diào)節(jié) IGBT 模塊的導通時間和頻率,可以精確控制電機的轉(zhuǎn)速和扭矩,使電機能夠根據(jù)實際需求高效運行,廣泛應用于工業(yè)自動化中的電機調(diào)速、機器人控制等領域。
按芯片技術(shù)分類平面型IGBT模塊:是較早出現(xiàn)的技術(shù),其芯片結(jié)構(gòu)簡單,成本相對較低,但在性能上有一定局限性,如開關(guān)速度、通態(tài)壓降等方面。常用于一些對性能要求不是特別高、成本敏感的應用場景,像普通的工業(yè)加熱設備等。溝槽型IGBT模塊:采用溝槽結(jié)構(gòu)來增加芯片的有效面積,提高了電流密度,降低了通態(tài)壓降,同時開關(guān)速度也有所提升。在新能源汽車、光伏等對效率和性能要求較高的領域應用多樣,能有效提高系統(tǒng)的效率和功率密度。場截止型IGBT模塊:通過在芯片內(nèi)部設置場截止層,優(yōu)化了IGBT的關(guān)斷特性,減少了關(guān)斷損耗,提高了模塊的開關(guān)頻率和效率。適用于高頻、高壓、大功率的應用場合,如高壓變頻器、風力發(fā)電變流器等。IGBT模塊的低損耗特性減少了開關(guān)過程中的損耗和導通時的能耗。
低導通損耗與高開關(guān)頻率優(yōu)勢:IGBT 結(jié)合了 MOSFET 的高輸入阻抗(驅(qū)動功率小)和 BJT 的低導通壓降(如 1200V IGBT 導通壓降約 2-3V),在大功率場景下?lián)p耗明顯低于傳統(tǒng)晶閘管(SCR)。應用場景:柔性直流輸電(VSC-HVDC):在換流站中實現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換,降低遠距離輸電損耗(如 ±800kV 特高壓直流工程損耗比傳統(tǒng)交流輸電低 30%)。新能源并網(wǎng)逆變器:在光伏、風電變流器中通過高頻開關(guān)(20-50kHz)提升電能質(zhì)量,減少濾波器體積,降低系統(tǒng)成本。IGBT模塊封裝過程中焊接技術(shù)影響運行時的傳熱性。深圳igbt模塊出廠價
IGBT模塊通過非通即斷的半導體特性實現(xiàn)電流的快速開斷。上海電源igbt模塊
電壓參數(shù)集射極額定電壓:這是IGBT能夠承受的集電極與發(fā)射極之間的最高電壓,超過此電壓可能會導致IGBT發(fā)生擊穿損壞。不同應用場景需要選擇不同的IGBT模塊,如在中低壓變頻器中,常選用、的IGBT模塊,而在高壓輸電等領域則可能需要及以上的產(chǎn)品。柵射極額定電壓:是指IGBT柵極與發(fā)射極之間允許施加的最大電壓,一般在左右,超過這個范圍可能會損壞柵極絕緣層,導致IGBT失效。集射極飽和壓降:IGBT導通時,集電極與發(fā)射極之間的電壓降,它直接影響IGBT的導通損耗,越低,導通損耗越小,效率越高。上海電源igbt模塊