智能功率模塊內(nèi)部功能機(jī)制編輯IPM內(nèi)置的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路使系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單,、可靠,，縮短了系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間,，也提高了故障下的自保護(hù)能力。與普通的IGBT模塊相比,，IPM在系統(tǒng)性能及可靠性方面都有進(jìn)一步的提高,。保護(hù)電路可以實(shí)現(xiàn)控制電壓欠壓保護(hù),、過(guò)熱保護(hù),、過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù),。如果IPM模塊中有一種保護(hù)電路動(dòng)作，IGBT柵極驅(qū)動(dòng)單元就會(huì)關(guān)斷門極電流并輸出一個(gè)故障信號(hào)(FO),。各種保護(hù)功能具體如下:(1)控制電壓欠壓保護(hù)(UV):IPM使用單一的+15V供電,，若供電電壓低于12．5V,，且時(shí)間超過(guò)toff=10ms，發(fā)生欠壓保護(hù),，***門極驅(qū)動(dòng)電路,，輸出故障信號(hào)。(2)過(guò)溫保護(hù)(OT):在靠近IGBT芯片的絕緣基板上安裝了一個(gè)溫度傳感器,，當(dāng)IPM溫度傳感器測(cè)出其基板的溫度超過(guò)溫度值時(shí),，發(fā)生過(guò)溫保護(hù)，***門極驅(qū)動(dòng)電路,，輸出故障信號(hào),。(3)過(guò)流保護(hù)(OC):若流過(guò)IGBT的電流值超過(guò)過(guò)流動(dòng)作電流，且時(shí)間超過(guò)toff,，則發(fā)生過(guò)流保護(hù),，***門極驅(qū)動(dòng)電路,，輸出故障信號(hào),。為避免發(fā)生過(guò)大的di/dt，大多數(shù)IPM采用兩級(jí)關(guān)斷模式,。大家使用的是單向晶閘管,，也就是人們常說(shuō)的普通晶閘管，它是由四層半導(dǎo)體材料組成的,。中國(guó)臺(tái)灣IGBT模塊供應(yīng)商

全球IGBT市場(chǎng)由英飛凌（32%）,、富士電機(jī)（12%）和三菱電機(jī)（11%）主導(dǎo)，但中國(guó)廠商正加速替代,。斯達(dá)半導(dǎo)的第六代FS-Trench型IGBT已批量用于高鐵牽引系統(tǒng),，耐壓達(dá)3.3kV，損耗比進(jìn)口產(chǎn)品低15%,。中車時(shí)代電氣的8英寸IGBT生產(chǎn)線產(chǎn)能達(dá)24萬(wàn)片/年,，產(chǎn)品覆蓋750V-6.5kV全電壓等級(jí)。2022年中國(guó)IGBT自給率提升至22%,，預(yù)計(jì)2025年將超過(guò)40%,。下游需求中，新能源汽車占比45%,、工業(yè)控制30%,、可再生能源15%。資本層面,，聞泰科技收購(gòu)安世半導(dǎo)體后,，車載IGBT模塊通過(guò)AEC-Q101認(rèn)證，進(jìn)入比亞迪供應(yīng)鏈,。湖北IGBT模塊現(xiàn)價(jià)焊接g極時(shí),，電烙鐵要停電并接地,，選用定溫電烙鐵合適。當(dāng)手工焊接時(shí),，溫度260±5℃.時(shí)間（10±1）秒,。

IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊是一種復(fù)合全控型功率半導(dǎo)體器件，結(jié)合了MOSFET的高輸入阻抗和BJT的低導(dǎo)通壓降優(yōu)勢(shì),。其**結(jié)構(gòu)由四層半導(dǎo)體材料（N-P-N-P）組成,，通過(guò)柵極電壓控制集電極與發(fā)射極之間的導(dǎo)通與關(guān)斷。當(dāng)柵極施加正向電壓（通常+15V）時(shí),，MOS結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)電溝道,，驅(qū)動(dòng)電子注入基區(qū)，引發(fā)PNP晶體管的導(dǎo)通,；關(guān)斷時(shí),，柵極電壓降至0V或負(fù)壓（-15V），通過(guò)載流子復(fù)合迅速切斷電流,。IGBT模塊通常封裝多個(gè)芯片并聯(lián)以提升電流容量（如1200V/300A）,，內(nèi)部集成續(xù)流二極管（FRD）以應(yīng)對(duì)反向恢復(fù)電流。其開關(guān)頻率范圍***（1kHz-100kHz）,，導(dǎo)通壓降低至1.5-3V,，適用于中高功率電力電子系統(tǒng)。

新能源汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高度依賴IGBT模塊,，其性能直接影響車輛效率和續(xù)航里程,。例如，特斯拉Model 3的主逆變器搭載了24個(gè)IGBT芯片組成的模塊,，將電池的直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電驅(qū)動(dòng)電機(jī),，轉(zhuǎn)換效率超過(guò)98%。然而,，車載環(huán)境對(duì)IGBT提出嚴(yán)苛要求：需在-40°C至150°C溫度范圍穩(wěn)定工作,，并承受頻繁啟停導(dǎo)致的溫度循環(huán)應(yīng)力。此外,，800V高壓平臺(tái)的普及要求IGBT耐壓**至1200V以上,，同時(shí)減小體積以適配緊湊型電驅(qū)系統(tǒng)。為解決這些問(wèn)題,，廠商開發(fā)了雙面散熱（DSC）模塊,，通過(guò)上下兩面同步散熱降低熱阻；比亞迪的“刀片型”IGBT模塊則采用扁平化設(shè)計(jì),，體積減少40%,，電流密度提升25%。未來(lái)，碳化硅基IGBT（SiC-IGBT）有望進(jìn)一步突破效率極限,。由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件,。

IGBT模塊的散熱效率直接影響其功率輸出能力與壽命。典型散熱方案包括強(qiáng)制風(fēng)冷,、液冷和相變冷卻,。例如，高鐵牽引變流器使用液冷基板,，通過(guò)乙二醇水循環(huán)將熱量導(dǎo)出,，使模塊結(jié)溫穩(wěn)定在125°C以下。材料層面,，氮化鋁陶瓷基板（熱導(dǎo)率≥170 W/mK）和銅-石墨復(fù)合材料被用于降低熱阻,。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，DBC（直接鍵合銅）技術(shù)將銅層直接燒結(jié)在陶瓷表面,，減少界面熱阻,；而針翅式散熱器通過(guò)增加表面積提升對(duì)流換熱效率。近年來(lái),，微通道液冷技術(shù)成為研究熱點(diǎn)：GE開發(fā)的微通道IGBT模塊,，冷卻液流道寬度*200μm，散熱能力較傳統(tǒng)方案提升50%,，同時(shí)減少冷卻系統(tǒng)體積40%,，特別適用于數(shù)據(jù)中心電源等空間受限場(chǎng)景。采用RC-IGBT（反向?qū)ǎ┙Y(jié)構(gòu)的模塊內(nèi)部集成續(xù)流二極管,，減少封裝體積達(dá)30%。廣東IGBT模塊品牌

柵極驅(qū)動(dòng)電壓Vge需嚴(yán)格控制在±20V以內(nèi),，典型開通電壓+15V/-5V,，柵極電阻Rg選擇范圍2-10Ω。中國(guó)臺(tái)灣IGBT模塊供應(yīng)商

圖中開通過(guò)程描述的是晶閘管門極在坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)刻開始受到理想階躍觸發(fā)電流觸發(fā)的情況,；而關(guān)斷過(guò)程描述的是對(duì)已導(dǎo)通的晶閘管,，在外電路所施加的電壓在某一時(shí)刻突然由正向變?yōu)榉聪虻那闆r（如圖中點(diǎn)劃線波形）。開通過(guò)程晶閘管的開通過(guò)程就是載流子不斷擴(kuò)散的過(guò)程,。對(duì)于晶閘管的開通過(guò)程主要關(guān)注的是晶閘管的開通時(shí)間t,。由于晶閘管內(nèi)部的正反饋過(guò)程以及外電路電感的限制，晶閘管受到觸發(fā)后,，其陽(yáng)極電流只能逐漸上升,。從門極觸發(fā)電流上升到額定值的10%開始，到陽(yáng)極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%（對(duì)于阻性負(fù)載相當(dāng)于陽(yáng)極電壓降到額定值的90%）,，這段時(shí)間稱為觸發(fā)延遲時(shí)間t,。陽(yáng)極電流從10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需要的時(shí)間（對(duì)于阻性負(fù)載相當(dāng)于陽(yáng)極電壓由90%降到10%）稱為上升時(shí)間t，開通時(shí)間t定義為兩者之和,，即t=t+t通常晶閘管的開通時(shí)間與觸發(fā)脈沖的上升時(shí)間,，脈沖峰值以及加在晶閘管兩極之間的正向電壓有關(guān),。[1]關(guān)斷過(guò)程處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶閘管當(dāng)外加電壓突然由正向變?yōu)榉聪驎r(shí)，由于外電路電感的存在,，其陽(yáng)極電流在衰減時(shí)存在過(guò)渡過(guò)程,。中國(guó)臺(tái)灣IGBT模塊供應(yīng)商