《電子技術(shù)應(yīng)用》
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IGBT在新能源汽車的作用和地位及市場分析

2022-12-15
來源:工采網(wǎng)電子元件
關(guān)鍵詞: IGBT 新能源 電子器件

   IGBT是一種大功率電力電子器件,具備高頻率,、高電壓,、大電流等特征,易于開通和關(guān)斷,,主要起到將直流電源逆變?yōu)榻涣麟妷旱淖饔茫灰?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/新能源" target="_blank">新能源汽車為例,新能源汽車中升壓器(電控用),、逆變器(空調(diào)和電池熱管理)和充電樁都需要IGBT。

  IGBT,,可以說是新能源汽車電控系統(tǒng)的核心組成部分如果將發(fā)動機比作燃油車的“心臟”那么IGBT就是新能源車的“心臟”作為“心臟”它能直接控制全車的交直流轉(zhuǎn)換,、功率調(diào)控等核心指標簡單來說,IGBT就像一道橋梁將新能源車上的能源聯(lián)系在一起,。

  新能源車的能源要么是純電,,要么是混合動力能源無論哪一種電,都是“不易駕馭”的能量這時,,IGBT就要發(fā)揮作用了,;它就好比一個開關(guān)將電流分為“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)分別對應(yīng)著數(shù)字世界里的“1”和“0”那么新能源車系統(tǒng)就可以通過處理這兩個數(shù)字來控制電的使用;當汽車的電能從電池出發(fā)一路小跑,,來到電控系統(tǒng)報到電控系統(tǒng)中的IGBT就立即根據(jù)駕駛者的需要開始思考是開閘放電,,還是關(guān)閘休息。

  

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     IGBT從1980年代商業(yè)化開始,,逐步取代了BJT和MOSFET,,目前其應(yīng)用領(lǐng)域開始向消費電子行業(yè)滲透,并逐步拓展到電壓超過650V的高功率場景,,比如家電行業(yè),、新能源汽車領(lǐng)域、軌道交通等,。由于下游應(yīng)用端增長良好,,因此IGBT也被稱為功率器件中的朝陽行業(yè)。

  按照IGBT模塊工作時的電壓,,它的應(yīng)用領(lǐng)域大致分為五類:

  650V——應(yīng)用于新能源汽車,、家電和工業(yè)變頻;

  1200V——應(yīng)用于光伏,、電磁爐,、電焊機、新能源汽車行業(yè),;

  1700V——應(yīng)用于太陽能,,風(fēng)電等領(lǐng)域;

  3300V——應(yīng)用于動車,、高鐵,、國家電網(wǎng)等領(lǐng)域;

  6500V——高鐵,、工業(yè)電機,、動車、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域,;

  目前,,IGBT已經(jīng)能夠覆蓋從600V~6500V的電壓范圍,廣泛應(yīng)用于光伏/風(fēng)電設(shè)備,、新能源汽車,、家電、儲能,、軌道交通,、電網(wǎng)、航空航天等領(lǐng)域,。IGBT憑借其高工作頻率,、高電流性能、開關(guān)損耗小等優(yōu)點在龐大的功率器件世界中贏得了自己的一片領(lǐng)域,。

  在新能源汽車領(lǐng)域

  IGBT約占電機驅(qū)動系統(tǒng)成本的一半,,而電機驅(qū)動系統(tǒng)占整車成本的15-20%,也就是說IGBT占整車成本的7-10%,是除電池之外成本第二高的元件,,也決定了整車的能源效率,。此外直流充電樁的核心也是IGBT管,直流充電樁30%的原材料成本就是IGBT,。作為一種功率半導(dǎo)體,,IGBT應(yīng)用非常廣泛,小到家電,、大到飛機,、艦船、交通,、電網(wǎng)等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。此外,,IGBT還是國家“02專項”的重點扶持項目,,已經(jīng)全面取代了傳統(tǒng)的Power MOSFET,被稱為電力電子行業(yè)里的“CPU”,。

  在電動汽車的“三電”方面,,Model S使用的三相異步驅(qū)動電機,其中每一相的驅(qū)動控制需要使用28顆塑封的IGBT芯片,,三相共需要使用84顆IGBT芯片,。算算總量,就可知需求的龐大,。此外,,充電樁的核心部件也要用到IGBT芯片。

  臺灣茂矽電子降低晶圓導(dǎo)通電阻,,通過六寸晶圓降低IGBT製造成本并得到較高的良率,,并改善電動車關(guān)鍵零組件多得向英飛凌(Infineon)、意法半導(dǎo)體(ST)等國外大廠購買的情形,。

  目前市面上出現(xiàn)的晶圓直徑主要是150mm,、200mm、300mm,,分別對應(yīng)6英寸,、8英寸、12英寸的晶圓,;國產(chǎn)芯片在晶圓的產(chǎn)能上,,也就是在6寸上有優(yōu)勢;

  全球10大8”晶圓廠約有40座,其中33座在亞洲(臺灣15座,中國8座)在2019-2021產(chǎn)能僅擴廠5%,仍不足以滿足后續(xù)電動車與工業(yè)控制市場,導(dǎo)致IGBT持續(xù)漲價,。

  由工采網(wǎng)代理的臺灣茂矽電子推出的IGBT晶圓 - P81MV022NL0013P是一款1200V,、40A、FS工藝的6寸IGBT晶圓片;1200V壕溝和現(xiàn)場停止技術(shù),;低開關(guān)損耗,;正溫度系數(shù);簡單的平行技術(shù),。

  芯片圖:

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  茂矽電子成立于1987年,,晶圓制造長期聚焦在功率半導(dǎo)體元件及電源管理IC領(lǐng)域,以MOS管,、IGBT,,模擬芯片、二極管等產(chǎn)品為主,,打破國外壟斷現(xiàn)象,。



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