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什么是IGBT?为何它那么重要

2018-12-12 13:15:25 和讯网 

  定义

  IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)是一种大功率的电力电子器件,主要用于变频器逆变和其他逆变电路,将直流电压逆变成频率可调的交流电,俗称电力电子装置的“CPU”。

  IGBT没有放大电压的功能,导通时可以看做导线,断开时当做开路,可以理解为一个“非通即断”的开关。IGBT是能源变换与传输的核心器件。采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率和质量,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键技术。

  应用领域

  作为主流的新型电力电子器件之一,IGBT在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车、新能源装备,以及工业领域(高压大电流场合的交直流电转换和变频控制)等应用极广,是上述应用中的核心技术。

  IGBT是新能源汽车最核心的技术,其好坏直接影响电动车功率的释放速度:直接控制直、交流电的转换,同时对交流电机进行变频控制,决定驱动系统的扭矩(直接影响汽车加速能力)、最大输出功率(直接影响汽车最高时速)等,被称为电力电子装置的“CPU”。 因此,一块IGBT模块尽管只有巴掌大小,却是驾驭一台庞大装备的“命脉”。

  分类

  根据击穿电压(VBR)区分,IGBT有600V、650V、750V、1200V、1700V、2500V、3300V、4500V和6500V。1200V及以下主要用在工业、汽车、家电等,属于低压类别;轨道交通主要使用的是2500V~6500V的IGBT;电网主要使用6500V的IGBT。

  与工业级IGBT相比,IGBT在电动汽车领域的应用需要面临更多的挑战:

  一方面,汽车的大众消费属性,对IGBT的寿命要求比较高(设计寿命在20年以上),需要满足使用寿命内数十万次甚至百万次的功率循环要求。

  另一方面,汽车面临着更为复杂的适用工况,需频繁启停、爬坡涉水、经历不同路况和环境温度等,高温、高湿、高振动对IGBT是极为严苛的考验,对装配体积和散热效率的要求都非常严格。

  此外,电动汽车的操作人员存在相对非专业性的情况,其对IGBT的考验和性能要求是多维度、全方位的。但又出于乘用车需面向大众消费市场的原因,要求其价格必须保持在合理区间,因此,车用IGBT要求高性价比前提下的高可靠性。

  在这些因素的综合影响下,车规级IGBT相较于工业级,无论是技术难度、应用场景,还是可靠性方面,对器件本身的要求都更为严苛。

(责任编辑:王治强 HF013)
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