IGBT晶圆在新能源汽车充电桩领域的应用

发布时间：2022-09-21 10:07
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2873

　　新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括四大类型混合动力电动汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、其他新能源（如超级电容器、飞轮等高效储能器）汽车等。

IGBT晶圆在新能源汽车充电桩领域的应用

　　新能源电动汽车充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。新能源电动汽车充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。

       新能源电动汽车充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，新能源电动汽车充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

　　IGBT是能源变换与传输的核心器件,俗称电力电子装置的“CPU”,采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术,被誉为绿色能源的“核芯”。

　　目前国内的晶闸管、晶圆片部分二极管、防护器件等仍以4寸线为主流；平面可控硅芯片、肖特基二极管、IGBT模块配套用高电压大通流整流芯片，低电容、低残压等保护器件芯片和部分MOSFET等以6寸线为主流。

　　电动汽车使用到IGBT的装置主要有五项(包含逆变器、直流/交流电变流器、车载充电器、电力监控系统以及其他附属系统)，其中，逆变器、直流/交流电变流器以及车载充电器对电动汽车性能表现影响最为关键；IGBT是影响电动车性能的关键技术，其成本占整车成本的5%左右。

　　由工采网代理的台湾茂矽电子推出的IGBT晶圆 - P81MV020NL0011P是一款1200V、25A、FS工艺的6寸IGBT晶圆片；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。广泛应用在中等功率驱动器、1200V光伏、电焊机、工业缝纫机、伺服马达等等领域。


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　　IGBT和MOSFET是当今电子领域中常见的功率半导体器件，它们在电力控制、变换器等领域发挥着重要作用。虽然两者在某些方面有相似之处，但在结构、工作原理和应用场景上存在明显差异。　　1.结构差异　　IGBT：IGBT是一种混合型半导体器件，结合了双极型晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)的优点。其结构包括PNP型双极晶体管结构和场效应晶体管的栅极。通过加在栅极上的电压信号来控制器件的导通和截止。　　MOSFET：MOSFET是一种场效应晶体管，由金属氧化物半导体结构组成。其主要部分包括栅极、漏极和源极，通过栅极电场控制沟道的导电性，实现器件的导通与截止。　　2.工作原理差异　　IGBT：IGBT的开关速度相对较慢，主要由栅极驱动电路决定。当栅极施加正向电压时，激活PNP晶体管，形成导通;当施加负向电压或零电压时，晶体管截止。　　MOSFET：MOSFET具有较快的开关速度，由于栅极电场可以控制电流流经的沟道，因此具有较低的导通电阻。当栅极施加正向电压时，激活沟道导通;当栅极施加负向电压或零电压时，沟道截止。　　3.特性比较　　3.1 耗散功率　　IGBT：在高功率应用中具有较高的耗散能力，适用于大功率交流调制。　　MOSFET：具有较低的开关损耗和导通电阻，适用于高频开关电源。　　3.2 开关速度　　IGBT：开关速度较慢，适用于低频调制及大功率应用。　　MOSFET：开关速度较快，适用于高频开关电源和高速开关应用。　　3.3 结构复杂性　　IGBT：相对MOSFET而言结构较为复杂，包含双极型晶体管结构。　　MOSFET：结构简单，易于集成和制造。　　3.4 环境适应性　　IGBT：具有较强的耐压和耐热性，适用于高温高压环境下的应用。　　MOSFET：对于温度和电压波动较为敏感，需配合保护电路使用。　　3.5 应用领域　　IGBT：广泛应用于电力变换器、电机驱动、逆变器等大功率应用领域。　　MOSFET：主要应用于功率放大、开关电源、模拟电路等低功率高频应用领域。　　4.适用场景比较　　4.1 电力控制　　IGBT：在大功率电力控制系统中得到广泛应用，如变频调速、电力传输等。　　MOSFET：在低功率电力控制系统中具有优势，如开关电源、电池管理等。　　4.2 温度要求　　IGBT：耐高温性较强，适用于高温环境下的电力控制系统。　　MOSFET：对温度敏感，适用于一般温度环境下的应用。　　4.3 频率要求　　IGBT：适用于低频调制，如电机驱动等需要稳定输出的场景。　　MOSFET：适用于高频开关电源、射频功率放大器等需要快速响应的场景。　　4.4 体积和效率　　IGBT：由于结构复杂，通常体积较大，但在大功率情况下具有高效率。　　MOSFET：体积小巧，适合集成化设计，提高系统效率。　　4.5 成本考量　　IGBT：相对MOSFET而言，价格更低廉，适合大功率应用场景。　　MOSFET：价格略高，但在低功率高频应用中性能更为出色。　　IGBT和MOSFET作为电子领域中重要的功率半导体器件，各自具有独特的特性和适用场景。IGBT在大功率、低频电力控制领域具有优势，而MOSFET则在低功率、高频应用中表现较为突出。
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