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IGBT在新能源汽车的应用

发布时间:2022-12-12 10:05

  

IGBT是开关半导体器件,可以说是新能源汽车的核心零部件,被称为新能源汽车的“大脑”是电力电子装置中最基本、最重要、也是用途最广的功率半导体器件。

  

它具有沟道长度短、反向恢复电流大而漏电流小的特点,因此有很高的开关速度;在通态时它的导通电压为50V,关断时为30V。
 

  

IGBT的特点是具有大电流密度、高抗压强度和高可靠性以及较宽的工作温度范围等特性;主要应用于大功率电源电路中的整流、逆变、变频等电路中。

  

其工作原理是由 IGBT串联二极管构成双二极管桥式整流电路;其特性与功率晶体管相似,可以说是一个功率 MOSFET和一个双极型晶体管耦合在一起构成的新型功率半导体器件。

  

二、IGBT技术应用

  

新能源汽车领域的IGBT产品在国内基本都是从国外进口,其中最大的市场份额来自于中国。目前,我国 IGBT制造企业基本处于中低端水平,但随着节能减排和新能源汽车产业的发展,高端化 IGBT技术将成为我国 IGBT制造行业未来竞争的核心。

  

主要包括整流器、逆变器和电机控制器等三个方面,其中在逆变器中需要使用大量功率器件(开关管、绝缘栅双极型晶体管、双极性晶体管和 MOS管等),因此对功率器件设计与制造技术提出了更高的要求。

  

  

[新能源汽车领域的 IGBT产品在国内基本都是从国外进口,主要原因就是国内没有成熟的技术和配套能力,在国内只能通过设计与进口技术参数相匹配后进行生产。

  

[传统燃油车领域使用 IGBT主要有两种形式:一种是采用全桥逆变拓扑结构;另一种是采用半桥逆变拓扑结构。

  

三、行业趋势预测

  

在新能源汽车产业的推动下, IGBT产品需求增长明显。

  

预计2021年全球 IGBT市场规模将达到450亿美元。

  

根据 IHS预测,预计未来5年内半导体行业市场需求复合增长率(CAGR)将达到8.0%,到2023年全球半导体市场需求总额将达1410亿美元,预计期间年复合增长率(CAGR)为11.8%。

  

  

根据 SEMI预测,从2021年起中国将成为全球最大的 IGBT市场,国内需求量也将保持稳定增长状态。

  

中国已经成为全球最大的新能源汽车应用市场。

  

其中动力电池和电机控制器为新能源汽车行业发展的核心部件,2021年国内新增电池产能和电机控制器配套数量均创历史新高;在国内电动汽车市场快速增长的推动下,带动了国内功率半导体产业快速发展,新能源汽车行业对 IGBT器件需求也越来越多。

  

在IGBT领域,台湾茂矽电子目前已实现650V-6500V IGBT全电压范围覆盖,并且自主设计、建造了全球首条6英寸高压IGBT芯片专业生产线,攻克了高压IGBT制造关键技术和成套工艺,是国内自主掌握高铁动力IGBT芯片及模块技术的企业,相关产品批量应用于轨道交通、输配电、新能源汽车等多个高端装备领域,市场优势地位明显。

  

  

茂矽电子成立于1987年,晶圆制造长期聚焦在功率半导体元件及电源管理IC领域,以MOS管、IGBT,模拟芯片、二极管等产品为主,并受到客户的青睐;

  

茂矽电子推出三款1200V6寸晶圆(【40A】P81MV022NL0013P、【25A】P81MV020NL0011P、【15A】P81MV023NL0014P)采用FS工艺技术1200V壕沟和现场停止技术;低开关损耗;正温度系数;简单的平行技术晶圆片;

  

  

由工采网代理的茂矽1200VIGBT晶圆系列采用纤薄晶圆场截止沟道技术,可显著降低开关及传导损耗,从而在较高频率下提升功率密度和效率。这些器件不仅为无需短路功能的应用进行了优化,如不间断电源、太阳能逆变器、焊接等应用,而且为电机驱动应用提供10微秒短路功能,与其它IR产品相辅相成。

  

  

总的来说,在技术差距方面有:高铁、智能电网、新能源与高压变频器等领域所采用的IGBT模块规格在6500V以上,技术壁垒较强;IGBT芯片设计制造、模块封装、失效分析、测试等IGBT产业核心技术仍掌握在发达国家企业手中。

  

近几年中国IGBT产业在国家政策推动及市场牵引下得到迅速发展,已形成了IDM模式和代工模式的IGBT完整产业链,IGBT国产化的进程加快,有望摆脱进口依赖。

  

受益于新能源汽车、轨道交通、智能电网等各种利好措施,IGBT市场将引来爆发点。希望国产IGBT企业能从中崛起。

  

  

在IGBT晶圆应用领域,台湾茂矽电子便是其中的佼佼者之一;台湾茂矽IGBT产品已经逐步进入新能源汽车、充电桩、电池管理以及光伏逆变器等领域,并受到客户青睐,拥有一整套完整的解决方案,欢迎致电联系:(微信同号)

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