igbt在电动汽车应用

⑴ 为什么说新能源汽车的核心是IGBT

IGBT约占电机驱动系统成本的一半，而电机驱动系统占整车成本的15-20%，也就是说IGBT占整车成本的7-10%，是除电池之外成本第二高的元件，也决定了整车的能源效率。不仅电机驱动要用IGBT，新能源的发电机和空调部分一般也需要IGBT。 不仅是新能源车，直流充电桩和机车(高铁)的核心也是IGBT管，直流充电桩30%的原材料成本就是IGBT。电力机车一般需要 500 个IGBT 模块，动车组需要超过100个IGBT模块，一节地铁需要50-80个 IGBT 模块。三菱电机的HVIGBT已经成为业内默认的标准，中国的高速机车用IGBT由三菱完全垄断，同时欧洲的阿尔斯通、西门子、庞巴迪也是一半以上采用三菱电机的IGBT。

一个IGBT管芯称为模块的一个单元，也称为模块单元、模块的管芯。模块单元与IGBT管芯的区别在最终产品，模块单元没有独立的封装，而管芯都有独立的封装，成为一个IGBT管。近来还有一种叫IPM的模块，把门级驱动和保护电路也封装进IGBT模块内部，这是给那些最懒的工程师用的，不过工作频率自然不能太高咯。单管的价格要远低于模块，但是单管的可靠性远不及模块。全球除特斯拉和那些低速电动车外，全部都是使用模块，只有特斯拉对成本的重视程度远高于对人命的重视程度。特斯拉Model X使用132个IGBT管，由英飞凌提供，其中后电机为96个，前电机为36个，每个单管的价格大约4-5美元，合计大约650美元。如果改用模块的话，估计需要12-16个模块，成本大约1200-1600美元。特斯拉使用单管的原因主要是成本，尤其是其功率比一般的电动车要大不少，加上设计开发周期短，不得不采用单管设计。相比宝马I3，采用英飞凌新型HybridPACK 2模块设计，每个模块内含6个单管型IGBT，750V/660A，电流超大，只需要两个模块即可，体积大大缩小，成本大约300美元。

⑵ IGBT应用领域

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管。
应用领域主要有：
1，工业方面：电焊机，工业加热，电镀电源等。
2，电器方面：电磁炉，商用电磁炉，变频空调，变频冰箱等。
3，新能源方面：风力发电，电动汽车等。
总之，IGBT已经应用到生活的各个方面了，以后还会更加广泛！

⑶ IGBT的应用

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)

绝缘栅双极型功率管

是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式电力半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

igbt是vmos和bjt组成，vmos是V型场效应管，电压驱动器件，输入阻抗高，但是输入电容大， igbt是voms在前，bjt在后，好处是在高压大电流应用的时候，后级的bjt压降小，导通电阻的，效率高

非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域

IGBT器件将不断开拓新的应用领域，为高效节能、节材，为新能源、工业自动化(高频电焊机, 高频超声波, 逆变器, 斩波器, UPS/EPS, 感应加热)提供了新的商机。

简单点说就是大功率的开关器件
具体可以参考网络：http://ke..com/view/115175.html?wtp=tt

主要作用是：变频器，光伏逆变器，风电变流器等

主要应用领域为：

1，工业方面：电焊机，工业加热，电镀电源等。
2，电器方面：电磁炉，商用电磁炉，变频空调，变频冰箱等。
3，新能源方面：风力发电，电动汽车等。
总之，IGBT已经应用到生活的各个方面了，只要牵扯到电力，与开关的地方就能用到它

⑷ 你们知道华微电子的IGBT产品应用在哪些领域吗

目前华微电子已经攻破了IGBT产品五大关键技术的难关， 主要应用在新能源电动汽车、变频家电和电磁炉等领域。

⑸ 你好，想请教下目前用在电动汽车电池模块方面使用的高压直流继电器会不会被IGBT取代，为什么谢谢

目前来说还不会，igbt开关控制快，但是电池的继电器不远长期频繁的开闭控制，也不需那么快。成本igbt比继电器高很多。

⑹ IGBT用途

用于中高容量功率场合，如切换式电源供应器、马达控制与电磁炉。

电联车或电动车辆之马达驱动器、变频冷气、变频冰箱，甚至是大瓦特输出音响放大器的音源驱动元件。

IGBT特点在于可以大功率场合可以快速做切换动作，因此通常应用方面都配合脉冲宽度调变（Pulse Width Molation,PWM）与低通滤波器（Low-pass Filters）。

由于半导体元件技术的精进，半导体原料品质的提升，IGBT单价价格越来越便宜，其应用范围更贴近家用产品范围，不再只是高功率级的电力系统应用范畴。

如电动车辆与混合动力车的马达驱动器便是使用IGBT元件，丰田汽车第二代混合动力车Prius II便使用50kw IGBT模组变频器控制两组交流马达/发电机 以便与直流电池组作电力能量之间的转换。

(6)igbt在电动汽车应用扩展阅读：

IGBT的阻断与闩锁：

当集电极被施加一个反向电压时， J1 就会受到反向偏压控制，耗尽层则会向N-区扩展。因过多地降低这个层面的厚度，将无法取得一个有效的阻断能力，所以，这个机制十分重要。

另一方面，如果过大地增加这个区域尺寸，就会连续地提高压降。 第二点清楚地说明了NPT器件的压降比等效(IC 和速度相同) PT 器件的压降高的原因。

当栅极和发射极短接并在集电极端子施加一个正电压时，P/N J3结受反向电压控制。此时，仍然是由N漂移区中的耗尽层承受外部施加的电压。

IGBT在集电极与发射极之间有一个寄生PNPN晶闸管，如图1所示。在特殊条件下，这种寄生器件会导通。

这种现象会使集电极与发射极之间的电流量增加，对等效MOSFET的控制能力降低，通常还会引起器件击穿问题。

晶闸管导通现象被称为IGBT闩锁，具体地说，这种缺陷的原因互不相同，与器件的状态有密切关系。通常情况下，静态和动态闩锁有如下主要区别：

当晶闸管全部导通时，静态闩锁出现。 只在关断时才会出现动态闩锁。这一特殊现象严重地限制了安全操作区 。

为防止寄生NPN和PNP晶体管的有害现象，有必要采取以下措施： 防止NPN部分接通，分别改变布局和掺杂级别。 降低NPN和PNP晶体管的总电流增益。

此外，闩锁电流对PNP和NPN器件的电流增益有一定的影响，因此，它与结温的关系也非常密切；在结温和增益提高的情况下，P基区的电阻率会升高，破坏了整体特性。

因此，器件制造商必须注意将集电极最大电流值与闩锁电流之间保持一定的比例，通常比例为1：5。

⑺ 电动车里的IGBT是什么，比亚迪在这方面做得如何

这么说吧，凡是涉及到核心的技术最好是自己开发，如果依赖进口万一人家不卖给你那岂不是被人完全遏制住？现在随着IGBT产品量产，中国已经可以和欧洲、日本三分天下了。

⑻ 从电动车上的IGBT模块是什么

IGBT模块根据控制器主板的指令，请输入的高压直流电流逆变成，频率可调的三相交流电流供给配套的驱动电机使用在能量回收过程中，对三项交流电进行整流，同时检测直流母线电压驱动电机电流以及IGBT模块温度，并将检测信号反馈给mcu

⑼ 比亚迪的IGBT真的很牛

就像华为的海思芯片，近两年，汽车行业内的IGBT逐渐为人所熟知。
新能源汽车的成本构成中，最大头当然是动力电池，第二高的就是IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）。作为与动力电池电芯齐名的“双芯”之一，占整车成本约5%左右的IGBT，正在变得越来越重要。
IGBT能有多重要？就在于，它能直接控制驱动系统直、交流电的转换，决定电动车扭矩和最大输出功率等核心指标，可谓“牵一发而动全身”。
所以，近日总投资10亿元的比亚迪IGBT项目在长沙正式动工，无疑就非常令人瞩目。据悉，该项目设计年产25万片8英寸晶圆的生产线，投产后可满足年装50万辆新能源汽车的产能需求。
如今，比亚迪IGBT芯片晶圆的产能已经达到5万片/月，预计2021年可达到10万片/月，一年可供应120万辆新能源车，也就是相当于2019年新能源汽车销量的总数。
不过，我们关心的是，对于比亚迪来说，其IGBT技术达到了什么程度？在整个IGBT格局中，比亚迪处于一个什么位置？
打破垄断
作为一种功率半导体，IGBT应用非常广泛，小到家电、大到飞机、舰船、交通、电网等战略性产业。此外，IGBT还是国家“02专项”的重点扶持项目，已经全面取代了传统的Power MOSFET，被称为电力电子行业里的“CPU”。
在新能源领域，IGBT的应用也非常重要。比如，在电动汽车的“三电”方面，TESLA的Model S使用的三相异步驱动电机，其中每一相的驱动控制需要使用28颗塑封的IGBT芯片，三相共需要使用84颗IGBT芯片。算算总量，就可知需求的庞大。此外，充电桩的核心部件也要用到IGBT芯片。
但是，长期以来，被垄断在少数IDM（Integrated device manufacturer）手上，比如英飞凌Infineon、富士电机、三菱等外资企业。
数据显示，2019年期间，英飞凌为国内电动乘用车市场供应62.8万套IGBT模块，市占率达到58%。而比亚迪供应了19.4万套，市占率达到18%。可以说，如果没有比亚迪，中国车规级IGBT芯片市场国内企业一直被“卡脖子”的局面无法缓解。这是实情。
比亚迪打破国际巨头的垄断，是值得高兴的事。不过，值得注意的是，如果按照之前2019年比亚迪IGBT自供比率约在70%(或以上)的预测，也就是接近15万套来算，对外供应的量也就是4万多套，比亚迪还是相当保守的。
所以，4月14日比亚迪宣布通过整合公司半导体业务、成立独立的“比亚迪半导体有限公司”，就是想使IGBT业务量扩大，提升其商业前景。根据中金公司的预计，比亚迪半导体拆分上市后市值可达300亿元，无疑也只有外供IGBT才能带来如此效益。
按照2018年的相关统计，在一辆纯电动汽车中，IGBT约占驱动电机系统成本的一半，而驱动电机系统占整车成本的15~20%，也就是说IGBT占整车成本的7~10%。而据中信证券报告显示，IGBT目前在插电混动车型上约占2500~3500元成本，A级以上纯电动车IGBT单车成本在2000~4000元，豪华车相对高一点，在5000元以上。
而且，中信证券认为，全球电动车高增长（尤其是A级以上车型）将带动IGBT需求放量，2020年行业空间约97亿元，预计2025年有望达到370亿元，年复合增长率超过30%。所以说，如果比亚迪IGBT销量扩大，收益当然可观。
据悉，比亚迪下一步的规划是让IGBT的外供比例争取超过50%。而之前比亚迪的孤单，显示出关键零部件领域自主品牌的技术弱势,现在局面有所缓解。不过，如果我们从国际IGBT技术发展趋势来看，比亚迪还得加快步伐。
竞争的格局
之前，比亚迪已经在秦、唐等多个车型中采用自主研发的IGBT，但直到2018年9月，才第一次对外宣布。从专利数量来说，截至2018年11月，比亚迪在该领域累计申请IGBT相关专利175件，其中授权专利114件。
截至目前，比亚迪车用IGBT装车量已累计超过60万只。如果我们光看比亚迪的报道，自豪感会油然而生。但是，放眼望去，比亚迪面对的都是强手。
从IGBT的应用电压来看，汽车主要是600V到1200V之间，这个区间里英飞凌Infineon具有压倒性优势，安森美虽然在600V-1200V领域也有市场，但主要是非车载领域。而三菱和富士电机瓜分了日本市场，丰田混动所用的IGBT全部内部完成，有自己完整的IGBT生产供应链。
江山代有才人出，除了这几家巨头，根据IHS Markit的最新报告，一家2018年度IGBT模块全球市场份额占有率排名第8位、唯一进入世界排名TOP10的中国企业——斯达半导（603290），也已成为比亚迪的劲敌。
根据上市刚刚两个月的斯达半导的年报，其去年生产的车规级 IGBT 模块已经配套了超过 20 家车企，合计配套超过16万辆新能源汽车（而根据NE时代的统计，2019年斯达供应了17,129套IGBT模块，市占率1.6%。）如果加上在工业控制及电源行业、变频白色家电及其他行业的应用，斯达半导的IGBT营收已经超过了比亚迪半导体。
不仅如此，就IGBT技术实力来看，比亚迪发展到了IGBT 4.0（相当于国际第五代），而斯达半导已经发展到了第六代，该公司基于第六代Trench Field Stop技术的650V/750V IGBT 芯片及配套的快恢复二极管芯片，已在新能源汽车行业实现应用。
从全球看，IGBT目前已经发展到7.5代，第7代由三菱电机在2012年推出，三菱电机目前的水平可以看作7.5代，而比亚迪2018年12月12日才发布IGBT 4.0技术（也就是国际上第五代技术），所以说，目前的差距还是很大的。
差距有多大？
不过，IGBT技术目前接近封顶也是公认的。当今科技日新月异，IGBT的战场之外，下一代争夺将在SiC（碳化硅）技术上。丰田汽车就表示过:“SiC具有与汽油发动机同等的重要性。”
其实，碳化硅（SiC）是一种广泛使用的老牌工业材料，1893年已经开始大规模生产了。作为第三代半导体材料，发展潜力巨大。而且，SiC技术已经在日本全面普及，无论三菱这样的大厂还是富士电机、Rohm这样的小厂，都有能力轻松制造出SiC元件。
鉴于SiC的重要性,丰田的策略是完全自主生产。实际上，丰田从上世纪80年代就开始了SiC的研究,领先全球30年。到2014年，丰田已经能试产关键的SiC基板。
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这里说句题外话，SiC基板是关键，而落后日本企业很多的英飞凌，2016年7月决定收购的美国CREE集团旗下电源和RF部门(“Wolfspeed”),核心就是SiC基板技术。不过，最终被美国的外国投资委员会（CFIUS）以关系到国家安全的原因否了。
目前，比亚迪也已研发出SiC MOSFET。预计到2023年，比亚迪将采用SiC基半导体全面替代硅基半导体，这样的话，整车性能在现有基础上可以再提升10%。除了驱动效率提高，SiC MOSFET体积可以减少70~80%，这也是业内公认的，SiC是新能源车提高效率最有效的技术。
当然，光芯片提升还不行，整合材料（高纯碳化硅粉）、单晶、外延、芯片、封装等SiC基半导体全产业链也要跟进，才能进一步降低SiC器件的制造成本，加快其在电动车领域的应用。
所以，从技术上来说，比亚迪要追赶的路还很长。而且相对于斯达半导的全球化业务，比亚迪IGBT的国外业务还有待展开。不过相比较而言，比亚迪在国内自主品牌中还是取得了一定的优势，就像华为手握芯片终极武器一样。面对汽车行业百年未有之变局，技术驱动将重新构建行业格局，无疑是没错的。
文/王小西
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