2022/4/1 10:40:27
原创:半导体芯科技SiSC
IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是能量转换与传输领域的不可或缺的功率器件,它是电力电子设备的CPU。IGBT由BJT(双极结型晶体三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。它融合了BJT和MOSFET的驱动功率小、饱和压降低等优点。简言之,IGBT是一个非通即断的开关,并无电压放大功能。
自功率器件诞生以来,IGBT从平面穿透型(P.PT)到沟槽型电场截止型(FS-Trench)共经历了6代产品的技术工艺迭代,工艺发展趋势是降低损耗和生产成本。但在同一代技术中,通态损耗与开关损耗彼此矛盾互为消长。从IGBT模块封装工艺来看,主要分为焊接式和压接式两类。其中,高压IGBT采用焊接式封装,中低压IGBT采用压接式封装。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;无焊接、无引线键合及无衬板/基板封装技术是未来的技术发展方向;未来的模块内部将集成温度/电流传感器等,不断提升IGBT的功率密度、集成度和智能化。
IGBT按照工作电压分类,可分为高压(2800V~3000V以上)、中压(1200V~2500V/2800V)、低压(1200V以下)三类产品。高压IGBT主要应用于轨道交通、智能电网领域。中压IGBT应用于电动汽车、风电方面。低压IGBT应用于消费类电子、光伏逆变行业。这其中,新能源电动汽车是IGBT近几年的全新应用领域,其技术门槛高,IGBT模块占电动汽车成本近10%,占充电桩成本约20%。在新能源电动车上,IGBT应用于3个方面:(1)电动控制系统。大功率DC/AC逆变,驱动汽车电机;(2)车载空调控制。小功率DC/AC逆变。(3)充电桩。IGBT作为智能充电桩的开关器件。
我国拥有最大的功率半导体市场,但是国内功率半导体产品的研发与国际大厂相比,存在较大差距,特别是高端IGBT器件,核心技术一直被国际巨头垄断——英飞凌、三菱和富士。这三家巨头占据 IGBT 市场 70%的份额,英飞凌的产品线覆盖整个工业领域,三菱和富士更多是在传统的工业应用。
近几年,国内半导体产业在国家政策推动和市场牵引下,IGBT得到迅速发展,比如中车时代、嘉兴斯达、比亚迪半导体等已经形成了IDM和OEM的IGBT完整产业链,国产化进程加快,有望逐步摆脱进口的依赖。
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