IGBT(絕緣柵雙極型晶體管,Insulated Gate Bipolar Transistor),是由BJT(雙極型三極管,Bipolar Junction Transistor)和MOS(絕緣柵型場效應管,Metal Oxide Semiconductor)組合而成的復合全控型電壓驅動式功率半導器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度??;綜合了以上兩種器件優(yōu)點的IGBT,因其驅動功率小而飽和壓降低,非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng),如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等。
IGBT模塊則是由IGBT與FWD(續(xù)流二極管芯片)通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產品。IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點,封裝后的IGBT模塊直接應用于變頻器、不間斷電源(UPS,Uninterrupted Power Supply)等設備上。隨著節(jié)能環(huán)保等理念的推進,模塊化產品在市場上將越來越常見;IGBT是能源變換與傳輸的核心器件,俗稱電力電子裝置的“CPU”,作為國家戰(zhàn)略性新興產業(yè),在軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域應用極廣。
利用IGBT實現雙面水冷技術(DSC,Dual-sided Cooling Technology),主要是為了解決新能源汽車(純電動及混動)中,車載逆變器功率密度的問題。IGBT作為雙面水冷模塊,首先需要保證其塑封材料在不同工作溫度下的機械一致性。如下圖所示,相比現有的IGBT模塊,芯片上層的DCB構成第二條散熱通道,用于改善模塊的散熱效果。
由于去除了傳統(tǒng)設計中的銅底板,模塊的熱容顯著減小,其熱耦合性能大幅提高,基本只在熱源附近的芯片溫度較高。同時,新的DSC模塊還伴隨著寄生電感和封裝電阻的顯著降低。此外,模塊還集成了電流和溫度傳感器,便于實現芯片電流、溫度的檢測,這條與常規(guī)芯片倒沒有特別的差異。如下圖通電實驗顯示,在同等條件下采用雙面水冷散熱后,輸出功率能夠增加30%以上。
廣東愛晟電子科技有限公司生產的IGBT用NTC熱敏電阻芯片,采用先進的半導體制程,確保了熱敏電阻芯片連續(xù)生產的高穩(wěn)定、高可靠,制造更高精度的NTC熱敏電阻芯片。
參考數據:
電子發(fā)燒友 《什么是IGBT?如何使用此模塊實現“雙面水冷”,IGNT未來的發(fā)展趨勢又是如何?》
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