IGBT是什么?国内外差距有多大?

日期:2019-11-12 / 人气:478 / 来源:艾伯森电气

在电力电子里面,最重要的一个元件就是IGBT。没有IGBT就不会有我们现在的便捷生活。

IGBT模块是由IGBT与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品,具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点。
IGBT是能源转换与传输的核心器件,是电力电子装置的“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。
从结构上讲,IGBT主要有三个发展方向:
1)IGBT纵向结构:非透明集电区NPT型、带缓冲层的PT型、透明集电区NPT型和FS电场截止型;
2)IGBT栅极结构:平面栅机构、Trench沟槽型结构;
3)硅片加工工艺:外延生长技术、区熔硅单晶;

IGBT的主要应用领域


作为新型功率半导体器件的主流器件,IGBT已广泛应用于工业、 4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、国防军工等传统产业领域,以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。
尽管我国拥有最大的功率半导体市场,但是目前国内功率半导体产品的研发与国际大公司相比还存在很大差距,特别是IGBT等高端器件差距更加明显。核心技术均掌握在发达国家企业手中,IGBT技术集成度高的特点又导致了较高的市场集中度。
国外高端制造业水平比国内要高很多,一定程度上支撑了国际厂商的技术优势。

国内IGBT与国外的差距
先说一下IGBT的全球发展状态,从市场竞争格局来看,美国功率器件处于世界领先地位,拥有一批具有全球影响力的厂商,例如 TI、Fairchild、NS、Linear、IR、Maxim、ADI、ONSemiconductor、AOS 和 Vishay 等厂商。欧洲拥有 Infineon、ST 和 NXP 三家全球半导体大厂,产品线齐全,无论是功率 IC 还是功率分离器件都具有领先实力。
日本功率器件厂商主要有Toshiba、Renesas、NEC、Ricoh、Sanke、Seiko、Sanyo、Sharp、Fujitsu、Toshiba、Rohm、Matsushita、Fuji Electric等等。日本厂商在分立功率器件方面做的较好,但在功率芯片方面,虽然厂商数量众多,但很多厂商的核心业务并非功率芯片,
从整体市场份额来看,日本厂商落后于美国厂商。近年来,中国台湾的功率芯片市场发展较快,拥有立锜、富鼎先进、茂达、安茂、致新和沛亨等一批厂商。台湾厂商主要偏重于 DC/DC 领域,主要产品包括线性稳压器、PWMIC(Pulse Width Modulation IC,脉宽调制集成电路)和功率MOSFET,从事前两种 IC 产品开发的公司居多。

总体来看,台湾功率厂商的发展较快,技术方面和国际领先厂商的差距进一步缩小,产品主要应用于计算机主板、显卡、数码产品和 LCD 等设备
而中国大陆功率半导体市场占世界市场的50%以上,但在中高端MOSFET及IGBT主流器件市场上,90%主要依赖进口,基本被国外欧美、日本企业垄断。

 

艾伯森第五代IGBT引领行业尖端潮流


目前国内主要应用的IGBT还停留在第三代产品上,而国际上已经发展至第五代。第五代IGBT在同等开关频率下,损耗降低三分之一。随着艾伯森电气开发出多核并行运算FPGA技术,也成为了国内首家应用第五代IGBT的有源滤波器生产制造公司。
第五代IGBT不仅能降低损耗,还能降低电抗损耗,提高开关频率,从而降低风扇以及电抗的噪音;提高控制带宽,提高功率密度。

 

艾伯森明星产品:有源滤波器

技术优势

1)模块化、积木扩展式并联结构,方便扩容;

2)维护便捷,支持在线维护;

3)可靠性高,温度均匀;

4)纯FPGA搭建控制控制系统;

5)控制器与APF模块之间采用光纤传输数据;

6)噪音低,满载运行时噪音低于65db;

7)独有的并机方式与优越的均流效果;

8)补偿后的THDi< 3%,THDU<3%, 单次治理率>98%;

9)开环控制与闭环控制相结合的控制方式;

10)良好的限幅能力;

11)三电平主电流拓扑。

 


作者:艾伯森电气


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