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    電動汽車工程師想知道的IGBT知識及應用
    

						
    日期：2018-12-21　
    

					
    

					
    

						
      如今電動汽車應用越來越多的新知識、新技術，如：什么是電機？什么是電機控制器？什么是逆變器？什么是IGBT？電機控制器或者逆變器型號、規格越來越多。要真正理解它的工作原理，必須要對其基礎理論進行學習，有了基礎知識，再結合實際產品進行對照，基本上可以掌握電機控制器或者逆變器的工作原理，進而就可以科學匹配設計。下面對IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）及應用進行討論，供初級工程技術人員參考。
    
       IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。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，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。
    
       IGBT模塊是由IGBT（絕緣柵雙極型晶體管芯片）與FWD（續流二極管芯片）通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產品；封裝后的IGBT模塊直接應用于變頻器、UPS不間斷電源等設備上；
    
       IGBT模塊具有節能、安裝維修方便、散熱穩定等特點；當前市場上銷售的多為此類模塊化產品，一般所說的IGBT也指IGBT模塊；隨著節能環保等理念的推進，此類產品在市場上將越來越多見；
    
       IGBT是能源變換與傳輸的核心器件，俗稱電力電子裝置的“CPU”，作為國家戰略性新興產業，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。
    
       “絕緣柵雙極型晶體管”的通俗理解
    
絕緣柵雙極型晶體管是《電工學》中的一個專業術語，如何正確理解有一定難度。小編對個這術語進行通俗的解釋。
    
   ①管：理解水管的功能即可。水從管子一頭流進去，從另一頭流出。水是液體的，管子對水而言，就是導管。
    
   ②晶體管：水管子的材料有水泥的，也有用橡膠的等。晶體管的材料是晶體結構的，電子可以這一“頭”流進去，從另一“頭”流出。水管中是“空”腔，水才能流動，晶體結構材料的晶體“管”里也有“空”腔的，電子才能流動。不過水管的“空”腔，肉眼可以看到，而晶體管的“空”腔，肉眼是看不到的。于是有把“頭”換成“極”，即可以這樣表述了，即電子可以這一“極”流進去，從另一“極”流出。最典型是晶體二極管。二極管最大特點，只容許電子在里面的流動是單向的（正向流動），反向是流不通的。這個特性，對二極管而言，叫做單向導通性能。
    
   ③雙極型晶體管：把2個二極管的開關特性進行組合起來，且進行控制，可行實現電子在晶體管中的雙向流動。好比水管中間裝一些三通，配合一些閥門，水的流向、流量可行進行控制了。在二級管基礎進行新組合，對雙極型晶體管而言，有了開關特性了。
    
   ④絕緣柵雙極型晶體管：絕緣柵簡單理解是一個閥門。通俗的理解，是帶閥門控制的能控制電子雙向（多向）流動的晶體管。
    
       IGBT是應用在高壓（高功率）電路變化的開關器件。
    
       過去的二（三）晶體管（集成塊）基本應用在收音機、電視機等控制（變化）電路里。目前汽車低壓電路里依然大量使用二（三）晶體管（集成塊）等電子器件，但是新能源（電動汽車）驅動，是高壓（大功率）的，過去的二（三）晶體管（集成塊）基本就用不了。于是產生了IGBT，其基礎理論還是電子技術（模擬、數字的）。IGBT已經是大功率的、大規模的集成電子器件了。發展新能源汽車，其中要大量應用IGBT。沒有這個器件的支撐，沒有可能有電動驅動模塊。
    
       目前中國發展汽車的一個嚴重的短板是，IGBT器件大部分是進口的。電動汽車工程師必須知道IGBT知識及應用。中國長期用外國公司IGBT器件，很難把控核心技術，成本優勢不明顯。為此，我公司早在九十年代引進德國技術，生產了ZTTP型晶體管中頻、高頻、超音頻感應加熱電源，目前經過升級換代，產品已達到二十一世紀國際同類產品技術水平。采用IGBT晶體管為逆變器件，可完全代替電子管式超音頻電源、機式中頻電源及晶閘管中頻電源，適用于各種金屬熱處理、焊接、熔煉、透熱等熱加工行業。
    
       我公司生產的ZTTP系列IGBT電源，高效節能，運行成本低，無壽命限制，維修費用極其低廉，適用范圍廣，極大的滿足了國內外市場的需求，居國內領先水平。 
    

						
    
							
							
							
							
							
							
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