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  目前新能源汽車的模塊系統(tǒng)由電池、VCU、BSM、電機等。，但這些都是成熟的商品。國內(nèi)外的模塊廠商已經(jīng)開發(fā)了很多，但是有一個模塊需要業(yè)界的關(guān)注，那就是電機驅(qū)動部分，也就是電機驅(qū)動部分最重要的部件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor絕緣柵雙極型晶體管芯片)。

  IGBT的概念

  IGBT是什么芯片(絕緣柵雙極型晶體管)，是由 BJT(雙極結(jié)型晶體三極管) 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,其具有自關(guān)斷的特征。

  簡單講，是一個非通即斷的開關(guān)，IGBT沒有放大電壓的功能，導(dǎo)通時可以看做導(dǎo)線，斷開時當(dāng)做開路。IGBT融合了BJT和MOSFET的兩種器件的優(yōu)點，如驅(qū)動功率小和飽和壓降低等。

  IGBT的基本原理

  IGBT是以GTR為主導(dǎo)元件，MOSFET為驅(qū)動元件的達林頓結(jié)構(gòu)的復(fù)合器件。其外部有三個電極，分別為G-柵極，C-集電極，E-發(fā)射極。

  在IGBT使用過程中，可以通過控制其集-射極電壓UCE和柵-射極電壓UGE的大小，從而實現(xiàn)對IGBT導(dǎo)通/關(guān)斷/阻斷狀態(tài)的控制。

  1)當(dāng)IGBT柵-射極加上加0或負(fù)電壓時，MOSFET內(nèi)溝道消失，IGBT呈關(guān)斷狀態(tài)。

  2)當(dāng)集-射極電壓UCE<0時，J3的PN結(jié)處于反偏，IGBT呈反向阻斷狀態(tài)。

  3)當(dāng)集-射極電壓UCE>0時，分兩種情況：

  ①若柵-射極電壓UGE

  ②若柵-射極電壓UGE>Uth ，柵極溝道形成，IGBT呈導(dǎo)通狀態(tài)(正常工作)。此時，空穴從P+區(qū)注入到N基區(qū)進行電導(dǎo)調(diào)制，減少N基區(qū)電阻RN的值，使IGBT通態(tài)壓降降低。

  IGBT的主要特點

  1、主要優(yōu)點

  1)具有非常低的導(dǎo)通壓降與優(yōu)秀的導(dǎo)通電流密度.所以可以使用更小尺寸的器件從而降低成本。

  2)因為柵極結(jié)構(gòu)使用MOS管的同類設(shè)計,所以驅(qū)動功率非常小,驅(qū)動電路也很簡單.與可控硅/BJT這些電流控制型器件來比,在高壓與高電流應(yīng)用場景,IGBT非常易于控制。

  3)與BJT相比具有更好的電流傳導(dǎo)能力.在正向與反向隔離方面參數(shù)也更優(yōu)秀。

  2、不足之處

  1)開關(guān)速度低于功率MOSFET,但是高于BJT.因為是少數(shù)載流子器件,集電極電流殘余導(dǎo)致關(guān)斷速度較慢。

  2)因為內(nèi)部的PNPN型可控硅結(jié)構(gòu),有一定概率會鎖死。

  IGBT產(chǎn)業(yè)鏈

  IGBT是技術(shù)成熟的器件，產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)都相對穩(wěn)定。

  IGBT核心技術(shù)為IGBT芯片的設(shè)計和制造以及IGBT模塊的設(shè)計、制造和測試。行業(yè)壁壘非常高，包括對人才和設(shè)備的要求也極高。

  行業(yè)認(rèn)證周期長，車規(guī)級認(rèn)證周期長達2~3年，定點企業(yè)先發(fā)優(yōu)勢明顯。

  IGBT制造屬于資本密集型行業(yè)，一條年產(chǎn)25萬片的8寸晶圓線投資額超20億元。

  IGBT產(chǎn)業(yè)鏈圖譜及代表公司：

  IGBT熱門型號匯總