智能功率模塊內(nèi)部功能機(jī)制編輯IPM內(nèi)置的驅(qū)動和保護(hù)電路使系統(tǒng)硬件電路簡單、可靠,，縮短了系統(tǒng)開發(fā)時間,，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)電路可以實現(xiàn)控制電壓欠壓保護(hù)、過熱保護(hù),、過流保護(hù)和短路保護(hù),。如果IPM模塊中有一種保護(hù)電路動作，IGBT柵極驅(qū)動單元就會關(guān)斷門極電流并輸出一個故障信號(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，且時間超過toff=10ms,，發(fā)生欠壓保護(hù),，***門極驅(qū)動電路，輸出故障信號,。(2)過溫保護(hù)(OT):在靠近IGBT芯片的絕緣基板上安裝了一個溫度傳感器,，當(dāng)IPM溫度傳感器測出其基板的溫度超過溫度值時，發(fā)生過溫保護(hù),，***門極驅(qū)動電路,，輸出故障信號。(3)過流保護(hù)(OC):若流過IGBT的電流值超過過流動作電流,，且時間超過toff,，則發(fā)生過流保護(hù),，***門極驅(qū)動電路，輸出故障信號,。為避免發(fā)生過大的di/dt,，大多數(shù)IPM采用兩級關(guān)斷模式。大家使用的是單向晶閘管,，也就是人們常說的普通晶閘管,，它是由四層半導(dǎo)體材料組成的。中國臺灣IGBT模塊供應(yīng)商

全球IGBT市場由英飛凌（32%）,、富士電機(jī)（12%）和三菱電機(jī)（11%）主導(dǎo),，但中國廠商正加速替代。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%。中車時代電氣的8英寸IGBT生產(chǎn)線產(chǎn)能達(dá)24萬片/年,，產(chǎn)品覆蓋750V-6.5kV全電壓等級,。2022年中國IGBT自給率提升至22%，預(yù)計2025年將超過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，聞泰科技收購安世半導(dǎo)體后,，車載IGBT模塊通過AEC-Q101認(rèn)證,，進(jìn)入比亞迪供應(yīng)鏈。湖北IGBT模塊現(xiàn)價焊接g極時,，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,，溫度260±5℃.時間（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,。其**結(jié)構(gòu)由四層半導(dǎo)體材料（N-P-N-P）組成，通過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,，MOS結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)電溝道，驅(qū)動電子注入基區(qū),，引發(fā)PNP晶體管的導(dǎo)通,；關(guān)斷時,，柵極電壓降至0V或負(fù)壓（-15V），通過載流子復(fù)合迅速切斷電流,。IGBT模塊通常封裝多個芯片并聯(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)動電機(jī),，轉(zhuǎn)換效率超過98%。然而,，車載環(huán)境對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高壓平臺的普及要求IGBT耐壓**至1200V以上,，同時減小體積以適配緊湊型電驅(qū)系統(tǒng)。為解決這些問題,，廠商開發(fā)了雙面散熱（DSC）模塊,，通過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,，體積減少40%,，電流密度提升25%。未來,，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（絕緣柵型場效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(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增加表面積提升對流換熱效率。近年來,，微通道液冷技術(shù)成為研究熱點：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,。中國臺灣IGBT模塊供應(yīng)商

圖中開通過程描述的是晶閘管門極在坐標(biāo)原點時刻開始受到理想階躍觸發(fā)電流觸發(fā)的情況；而關(guān)斷過程描述的是對已導(dǎo)通的晶閘管,，在外電路所施加的電壓在某一時刻突然由正向變?yōu)榉聪虻那闆r（如圖中點劃線波形）,。開通過程晶閘管的開通過程就是載流子不斷擴(kuò)散的過程。對于晶閘管的開通過程主要關(guān)注的是晶閘管的開通時間t,。由于晶閘管內(nèi)部的正反饋過程以及外電路電感的限制,，晶閘管受到觸發(fā)后，其陽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,，到陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%（對于阻性負(fù)載相當(dāng)于陽極電壓降到額定值的90%），這段時間稱為觸發(fā)延遲時間t,。陽極電流從10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需要的時間（對于阻性負(fù)載相當(dāng)于陽極電壓由90%降到10%）稱為上升時間t,，開通時間t定義為兩者之和，即t=t+t通常晶閘管的開通時間與觸發(fā)脈沖的上升時間,，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，由于外電路電感的存在,，其陽極電流在衰減時存在過渡過程,。中國臺灣IGBT模塊供應(yīng)商