电动汽车工程师想知道的IGBT知识及应用

如今电动汽车应用越来越多的新知识、新技术，如：什么是电机？什么是电机控制器？什么是逆变器？什么是IGBT？电机控制器或者逆变器型号、规格越来越多。要真正理解它的工作原理，必须要对其基础理论进行学习，有了基础知识，再结合实际产品进行对照，基本上可以掌握电机控制器或者逆变器的工作原理，进而就可以科学匹配设计。下面对IGBT（绝缘栅双极型晶体管）及应用进行讨论，供初级工程技术人员参考。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，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功率半导体器件,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。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模块是由IGBT（绝缘栅双极型晶体管芯片）与FWD（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品；封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上；
IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点；当前市场上销售的多为此类模块化产品，一般所说的IGBT也指IGBT模块；随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来越多见；
IGBT是能源变换与传输的核心器件，俗称电力电子装置的“CPU”，作为国家战略性新兴产业，在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。
“绝缘栅双极型晶体管”的通俗理解
绝缘栅双极型晶体管是《电工学》中的一个专业术语，如何正确理解有一定难度。小编对个这术语进行通俗的解释。
   ①管：理解水管的功能即可。水从管子一头流进去，从另一头流出。水是液体的，管子对水而言，就是导管。
   ②晶体管：水管子的材料有水泥的，也有用橡胶的等。晶体管的材料是晶体结构的，电子可以这一“头”流进去，从另一“头”流出。水管中是“空”腔，水才能流动，晶体结构材料的晶体“管”里也有“空”腔的，电子才能流动。不过水管的“空”腔，肉眼可以看到，而晶体管的“空”腔，肉眼是看不到的。于是有把“头”换成“极”，即可以这样表述了，即电子可以这一“极”流进去，从另一“极”流出。最典型是晶体二极管。二极管最大特点，只容许电子在里面的流动是单向的（正向流动），反向是流不通的。这个特性，对二极管而言，叫做单向导通性能。
   ③双极型晶体管：把2个二极管的开关特性进行组合起来，且进行控制，可行实现电子在晶体管中的双向流动。好比水管中间装一些三通，配合一些阀门，水的流向、流量可行进行控制了。在二级管基础进行新组合，对双极型晶体管而言，有了开关特性了。
   ④绝缘栅双极型晶体管：绝缘栅简单理解是一个阀门。通俗的理解，是带阀门控制的能控制电子双向（多向）流动的晶体管。
IGBT是应用在高压（高功率）电路变化的开关器件。
过去的二（三）晶体管（集成块）基本应用在收音机、电视机等控制（变化）电路里。目前汽车低压电路里依然大量使用二（三）晶体管（集成块）等电子器件，但是新能源（电动汽车）驱动，是高压（大功率）的，过去的二（三）晶体管（集成块）基本就用不了。于是产生了IGBT，其基础理论还是电子技术（模拟、数字的）。IGBT已经是大功率的、大规模的集成电子器件了。发展新能源汽车，其中要大量应用IGBT。没有这个器件的支撑，没有可能有电动驱动模块。
目前中国发展汽车的一个严重的短板是，IGBT器件大部分是进口的。电动汽车工程师必须知道IGBT知识及应用。中国长期用外国公司IGBT器件，很难把控核心技术，成本优势不明显。为此，凯发K8网页登录早在九十年代引进德国技术，生产了ZTTP型晶体管中频、高频、超音频感应加热电源，目前经过升级换代，产品已达到二十一世纪国际同类产品技术水平。采用IGBT晶体管为逆变器件，可完全代替电子管式超音频电源、机式中频电源及晶闸管中频电源，适用于各种金属热处理、焊接、熔炼、透热等热加工行业。
凯发K8网页登录生产的ZTTP系列IGBT电源，高效节能，运行成本低，无寿命限制，维修费用极其低廉，适用范围广，极大的满足了国内外市场的需求，居国内领先水平。

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