IGBT是什么?國內外差距有多大?
日期:2019-11-12 / 人氣:3834 / 來(lái)源:艾伯森電氣
在電力電子里面,最重要的一個(gè)元件就是IGBT。沒(méi)有IGBT就不會(huì )有我們現在的便捷生活。
IGBT模塊是由IGBT與FWD(續流二極管芯片)通過(guò)特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產(chǎn)品,具有節能、安裝維修方便、散熱穩定等特點(diǎn)。
IGBT是能源轉換與傳輸的核心器件,是電力電子裝置的“CPU” 。采用IGBT進(jìn)行功率變換,能夠提高用電效率和質(zhì)量,具有高效節能和綠色環(huán)保的特點(diǎn),是解決能源短缺問(wèn)題和降低碳排放的關(guān)鍵支撐技術(shù)。
從結構上講,IGBT主要有三個(gè)發(fā)展方向:
1)IGBT縱向結構:非透明集電區NPT型、帶緩沖層的PT型、透明集電區NPT型和FS電場(chǎng)截止型;
2)IGBT柵極結構:平面柵機構、Trench溝槽型結構;
3)硅片加工工藝:外延生長(cháng)技術(shù)、區熔硅單晶;
IGBT的主要應用領(lǐng)域
作為新型功率半導體器件的主流器件,IGBT已廣泛應用于工業(yè)、 4C(通信、計算機、消費電子、汽車(chē)電子)、航空航天、國防軍工等傳統產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,以及軌道交通、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車(chē)等戰略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
盡管我國擁有最大的功率半導體市場(chǎng),但是目前國內功率半導體產(chǎn)品的研發(fā)與國際大公司相比還存在很大差距,特別是IGBT等高端器件差距更加明顯。核心技術(shù)均掌握在發(fā)達國家企業(yè)手中,IGBT技術(shù)集成度高的特點(diǎn)又導致了較高的市場(chǎng)集中度。
國外高端制造業(yè)水平比國內要高很多,一定程度上支撐了國際廠(chǎng)商的技術(shù)優(yōu)勢。
國內IGBT與國外的差距
先說(shuō)一下IGBT的全球發(fā)展狀態(tài),從市場(chǎng)競爭格局來(lái)看,美國功率器件處于世界領(lǐng)先地位,擁有一批具有全球影響力的廠(chǎng)商,例如 TI、Fairchild、NS、Linear、IR、Maxim、ADI、ONSemiconductor、AOS 和 Vishay 等廠(chǎng)商。歐洲擁有 Infineon、ST 和 NXP 三家全球半導體大廠(chǎng),產(chǎn)品線(xiàn)齊全,無(wú)論是功率 IC 還是功率分離器件都具有領(lǐng)先實(shí)力。
日本功率器件廠(chǎng)商主要有Toshiba、Renesas、NEC、Ricoh、Sanke、Seiko、Sanyo、Sharp、Fujitsu、Toshiba、Rohm、Matsushita、Fuji Electric等等。日本廠(chǎng)商在分立功率器件方面做的較好,但在功率芯片方面,雖然廠(chǎng)商數量眾多,但很多廠(chǎng)商的核心業(yè)務(wù)并非功率芯片,
從整體市場(chǎng)份額來(lái)看,日本廠(chǎng)商落后于美國廠(chǎng)商。近年來(lái),中國臺灣的功率芯片市場(chǎng)發(fā)展較快,擁有立锜、富鼎先進(jìn)、茂達、安茂、致新和沛亨等一批廠(chǎng)商。臺灣廠(chǎng)商主要偏重于 DC/DC 領(lǐng)域,主要產(chǎn)品包括線(xiàn)性穩壓器、PWMIC(Pulse Width Modulation IC,脈寬調制集成電路)和功率MOSFET,從事前兩種 IC 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的公司居多。
總體來(lái)看,臺灣功率廠(chǎng)商的發(fā)展較快,技術(shù)方面和國際領(lǐng)先廠(chǎng)商的差距進(jìn)一步縮小,產(chǎn)品主要應用于計算機主板、顯卡、數碼產(chǎn)品和 LCD 等設備
而中國大陸功率半導體市場(chǎng)占世界市場(chǎng)的50%以上,但在中高端MOSFET及IGBT主流器件市場(chǎng)上,90%主要依賴(lài)進(jìn)口,基本被國外歐美、日本企業(yè)壟斷。
艾伯森第五代IGBT引領(lǐng)行業(yè)尖端潮流
目前國內主要應用的IGBT還停留在第三代產(chǎn)品上,而國際上已經(jīng)發(fā)展至第五代。第五代IGBT在同等開(kāi)關(guān)頻率下,損耗降低三分之一。隨著(zhù)艾伯森電氣開(kāi)發(fā)出多核并行運算FPGA技術(shù),也成為了國內首家應用第五代IGBT的有源濾波器生產(chǎn)制造公司。
第五代IGBT不僅能降低損耗,還能降低電抗損耗,提高開(kāi)關(guān)頻率,從而降低風(fēng)扇以及電抗的噪音;提高控制帶寬,提高功率密度。
艾伯森明星產(chǎn)品:有源濾波器
技術(shù)優(yōu)勢
1)模塊化、積木擴展式并聯(lián)結構,方便擴容;
2)維護便捷,支持在線(xiàn)維護;
3)可靠性高,溫度均勻;
4)純FPGA搭建控制控制系統;
5)控制器與APF模塊之間采用光纖傳輸數據;
6)噪音低,滿(mǎn)載運行時(shí)噪音低于65db;
7)獨有的并機方式與優(yōu)越的均流效果;
8)補償后的THDi< 3%,THDU<3%, 單次治理率>98%;
9)開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制相結合的控制方式;
10)良好的限幅能力;
11)三電平主電流拓撲。
作者:艾伯森電氣
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