覆銅陶瓷基板(DBC基板):主要由中間的陶瓷絕緣層以及上下兩面的覆銅層組成,類似于2層PCB電路板,但中間的絕緣材料是陶瓷而非PCB常用的FR4。它起到絕緣、導熱和機械支撐的作用,既能保證IGBT芯片與散熱基板之間的電絕緣,又能將IGBT芯片工作時產生的熱量快速傳導出去,同時為電路線路提供支撐和繪制的基礎,覆銅層上可刻蝕出各種圖形用于繪制電路線路。鍵合線:用于實現IGBT模塊內部的電氣互聯,連接IGBT芯片、二極管芯片、焊點以及其他部件,常見的有鋁線和銅線兩種。鋁線鍵合工藝成熟、成本低,但電學和熱力學性能較差,膨脹系數失配大,會影響IGBT的使用壽命;銅線鍵合工藝具有優良的電學和熱力學性能,可靠性高,適用于高功率密度和高效散熱的模塊。IGBT模塊在新能源汽車領域是技術部件。寶山區標準一單元igbt模塊
柵極電壓觸發:當在柵極施加一個正電壓時,MOSFET部分的導電通道被打開,電流可以從集電極流到發射極。由于集電極和發射極之間有一個P型區域,形成了一個PN結,電流在該區域中得到放大。電流通路形成:導通時電流路徑為集電極(P+)→ N-漂移區(低阻態)→ P基區 → 柵極溝道 → 發射極(N+)。此時IGBT等效為“MOSFET驅動的BJT”,MOSFET部分負責電壓控制,驅動功率微瓦級;BJT部分負責大電流放大,可實現600V~6500V高壓場景應用。關鍵導通參數:導通壓降VCE(sat)典型值為1~3V(遠低于BJT的5V),損耗更低;開關頻率為1~20kHz,兼顧效率與穩定性(優于BJT的<1kHz,低于MOSFET的100kHz+)。奉賢區igbt模塊是什么IGBT模塊電極結構采用彈簧結構,緩解安裝過程中的基板開裂。
新能源發電:風力發電:風力發電機捕獲風能后,產生的電能頻率和電壓不穩定,IGBT模塊用于變流器中,將不穩定的電能轉換為符合電網要求的交流電。通過精確控制,可實現最大功率追蹤,提高風能利用率,同時保障電力平穩并入電網,減少對電網的沖擊。光伏發電:IGBT是光伏逆變器、儲能逆變器的器件。IGBT模塊占光伏逆變器價值量的15%至20%,不同的光伏電站需要的IGBT產品略有不同,比如集中式光伏主要采用IGBT模塊,而分布式光伏主要采用IGBT單管或模塊。
按封裝形式:
IGBT 單管:將單個 IGBT 芯片與 FRD(快速恢復二極管)芯片以分立式晶體管的形式封裝在銅框架上,封裝規模小,電流較小,適用于消費和工業家電等對功率要求不高的場景。
IGBT 模塊:將多個 IGBT 芯片與 FRD 芯片通過特定電路橋接而成的模塊化產品,具有更高的集成度和散熱穩定性,常用于對功率要求較高的場合,如工業變頻器、新能源汽車等。
按內部結構:
穿通 IGBT(PT - IGBT):發射極接觸處具有 N + 區,包括 N + 緩沖層,也叫非對稱 IGBT,具有不對稱的電壓阻斷能力,其特點是導通壓降較低,但關斷速度相對較慢,適用于對導通損耗要求較高的應用,如低頻、大功率的變流器。
非穿通 IGBT(NPT - IGBT):沒有額外的 N + 區域,結構對稱性提供了對稱的擊穿電壓特性,關斷速度快,開關損耗小,但導通壓降相對較高,常用于高頻、開關速度要求高的場合,如開關電源、高頻逆變器等。 IGBT模塊作為開關元件,控制輸配電、變頻器等電源的通斷。
依據IGBT模塊特性參數匹配:IGBT的柵極電容、閾值電壓、比較大柵極電壓等參數決定了驅動電路的輸出特性。例如,對于柵極電容較大的IGBT,需要驅動電路能提供較大的充電和放電電流,以確保IGBT快速導通和關斷,可選擇具有低輸出阻抗的驅動芯片來滿足要求。開關速度:若IGBT需要在高頻下工作,要求驅動電路能夠提供快速的上升沿和下降沿,以減少開關損耗。一般可采用高速光耦或磁耦隔離的驅動電路,它們能實現信號的快速傳輸,使IGBT的開關速度達到比較好狀態。中國IGBT市場規模巨大,但自給率不足,國產替代空間廣闊。廣東半導體igbt模塊
新材料的應用將推動IGBT模塊性能的提升和成本的降低。寶山區標準一單元igbt模塊
考慮IGBT模塊的性能參數開關特性:開關速度是IGBT模塊的重要性能指標之一,包括開通時間和關斷時間。較快的開關速度可以降低開關損耗,提高變頻器的效率,但也可能會增加電磁干擾(EMI)。因此,需要在開關速度和EMI之間進行權衡。一般來說,對于高頻運行的變頻器,應選擇開關速度較快的IGBT模塊;而對于對EMI要求較高的場合,則需要適當降低開關速度或采取相應的EMI抑制措施。導通壓降:導通壓降越小,IGBT模塊在導通狀態下的功率損耗就越小,效率也就越高。在長時間連續運行的變頻器中,選擇導通壓降小的IGBT模塊可以降低能耗,提高系統的可靠性。短路耐受能力:IGBT模塊應具備一定的短路耐受時間,以應對變頻器可能出現的短路故障。一般要求IGBT模塊在短路時能夠承受數微秒到幾十微秒的短路電流而不損壞,這樣可以為保護電路提供足夠的時間來切斷故障電流,避免IGBT模塊因短路而損壞。寶山區標準一單元igbt模塊