2010年,中國(guó)科學(xué)院微電子研究所成功研制國(guó)內(nèi)***可產(chǎn)業(yè)化IGBT芯片,,由中國(guó)科學(xué)院微電子研究所設(shè)計(jì)研發(fā)的15-43A /1200V IGBT系列產(chǎn)品(采用Planar NPT器件結(jié)構(gòu))在華潤(rùn)微電子工藝平臺(tái)上流片成功,,各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求,部分性能優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品,。這是我國(guó)國(guó)內(nèi)***自主研制可產(chǎn)業(yè)化的IGBT(絕緣柵雙極晶體管)產(chǎn)品,,標(biāo)志著我國(guó)全國(guó)產(chǎn)化IGBT芯片產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程取得了重大突破,擁有了***條專業(yè)的完整通過(guò)客戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證的IGBT工藝線,。該科研成果主要面向家用電器應(yīng)用領(lǐng)域,,聯(lián)合江蘇矽萊克電子科技有限公司進(jìn)行市場(chǎng)推廣,目前正由國(guó)內(nèi)***的家電企業(yè)用戶試用,,微電子所和華潤(rùn)微電子將聯(lián)合進(jìn)一步推動(dòng)國(guó)產(chǎn)自主IGBT產(chǎn)品的大批量生產(chǎn),。 [2在安裝或更換IGBT模塊時(shí),應(yīng)十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度,。上海進(jìn)口IGBT模塊供應(yīng)商
為了抑制n+pn-寄生晶體管的工作IGBT采用盡量縮小p+n-p晶體管的電流放大系數(shù)α作為解決閉鎖的措施,。具體地來(lái)說(shuō),p+n-p的電流放大系數(shù)α設(shè)計(jì)為0.5以下,。 IGBT的閉鎖電流IL為額定電流(直流)的3倍以上,。IGBT的驅(qū)動(dòng)原理與電力MOSFET基本相同,通斷由柵射極電壓uGE決定,。 [2]導(dǎo)通IGBT硅片的結(jié)構(gòu)與功率MOSFET 的結(jié)構(gòu)十分相似,,主要差異是IGBT增加了P+ 基片和一個(gè)N+ 緩沖層(NPT-非穿通-IGBT技術(shù)沒有增加這個(gè)部分),其中一個(gè)MOSFET驅(qū)動(dòng)兩個(gè)雙極器件,。徐匯區(qū)進(jìn)口IGBT模塊設(shè)計(jì)只在關(guān)斷時(shí)才會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)閂鎖,。這一特殊現(xiàn)象嚴(yán)重地限制了安全操作區(qū)。
絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)在***的電力電子領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,,在實(shí)際使用中除IGBT自身外,IGBT 驅(qū)動(dòng)器的作用對(duì)整個(gè)換流系統(tǒng)來(lái)說(shuō)同樣至關(guān)重要,。驅(qū)動(dòng)器的選擇及輸出功率的計(jì)算決定了換流系統(tǒng)的可靠性,。驅(qū)動(dòng)器功率不足或選擇錯(cuò)誤可能會(huì)直接導(dǎo)致 IGBT 和驅(qū)動(dòng)器損壞,。以下總結(jié)了一些關(guān)于IGBT驅(qū)動(dòng)器輸出性能的計(jì)算方法以供選型時(shí)參考。圖2IGBT 的開關(guān)特性主要取決于IGBT的門極電荷及內(nèi)部和外部的電阻,。圖1是IGBT 門極電容分布示意圖,,其中CGE 是柵極-發(fā)射極電容、CCE 是集電極-發(fā)射極電容,、CGC 是柵極-集電極電容或稱米勒電容(Miller Capacitor),。
1947年12月,美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克利,、巴丁和布拉頓組成的研究小組,,研制出一種點(diǎn)接觸型的鍺晶體管。晶體管的問世,,是20世紀(jì)的一項(xiàng)重大發(fā)明,,是微電子**的先聲。晶體管出現(xiàn)后,,人們就能用一個(gè)小巧的,、消耗功率低的電子器件,來(lái)代替體積大,、功率消耗大的電子管了,。晶體管的發(fā)明又為后來(lái)集成電路的誕生吹響了號(hào)角。20世紀(jì)**初的10年,,通信系統(tǒng)已開始應(yīng)用半導(dǎo)體材料,。20世紀(jì)上半葉,在無(wú)線電愛好者中***流行的礦石收音機(jī),,就采用礦石這種半導(dǎo)體材料進(jìn)行檢波,。半導(dǎo)體的電學(xué)特性也在電話系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。晶體管的發(fā)明,,**早可以追溯到1929年,,當(dāng)時(shí)工程師利蓮費(fèi)爾德就已經(jīng)取得一種晶體管的**。但是,,限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平,,制造這種器件的材料達(dá)不到足夠的純度,而使這種晶體管無(wú)法制造出來(lái),。80年代初期,,用于功率MOSFET制造技術(shù)的DMOS(雙擴(kuò)散形成的金屬-氧化物-半導(dǎo)體)工藝被采用到IGBT中來(lái)。
Q 為柵極電荷,,可參考IGBT模塊參數(shù)手冊(cè),。例如,常見IGBT驅(qū)動(dòng)器(如TX-KA101)輸出正電壓15V,負(fù)電壓-9V,,則U=24V,,假設(shè) F=10KHz,Q=2.8uC可計(jì)算出 P=0.67w ,,柵極電阻應(yīng)選取2W電阻,,或2個(gè)1W電阻并聯(lián)。三,、設(shè)置柵極電阻的其他注意事項(xiàng)1,、盡量減小柵極回路的電感阻抗,具體的措施有:a)驅(qū)動(dòng)器靠近IGBT減小引線長(zhǎng)度,;b) 驅(qū)動(dòng)的柵射極引線絞合,,并且不要用過(guò)粗的線;c) 線路板上的 2 根驅(qū)動(dòng)線的距離盡量靠近,;d) 柵極電阻使用無(wú)感電阻,;e) 如果是有感電阻,可以用幾個(gè)并聯(lián)以減小電感,。2,、IGBT 開通和關(guān)斷選取不同的柵極電阻由于此氧化膜很薄,其擊穿電壓一般達(dá)到20~30V,。徐匯區(qū)進(jìn)口IGBT模塊設(shè)計(jì)
其相互關(guān)系見下表,。使用中當(dāng)IGBT模塊集電極電流增大時(shí),所產(chǎn)生的額定損耗亦變大,。上海進(jìn)口IGBT模塊供應(yīng)商
IGBT功率模塊采用IC驅(qū)動(dòng),,各種驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路,高性能IGBT芯片,,新型封裝技術(shù),,從復(fù)合功率模塊PIM發(fā)展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB,、電力模塊IPEM,。PIM向高壓大電流發(fā)展,其產(chǎn)品水平為1200—1800A/1800—3300V,,IPM除用于變頻調(diào)速外,,600A/2000V的IPM已用于電力機(jī)車VVVF逆變器。平面低電感封裝技術(shù)是大電流IGBT模塊為有源器件的PEBB,,用于艦艇上的導(dǎo)彈發(fā)射裝置,。IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術(shù)組裝PEBB,**降低電路接線電感,,提高系統(tǒng)效率,,現(xiàn)已開發(fā)成功第二代IPEM,,其中所有的無(wú)源元件以埋層方式掩埋在襯底中。智能化,、模塊化成為IGBT發(fā)展熱點(diǎn),。上海進(jìn)口IGBT模塊供應(yīng)商
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