上篇 什么是IGBT?工作原理是什么?

比亚迪12月10日比亚迪在宁波发布了在车规级领域具有标杆性意义的IGBT4.0技术,再一次展示出其在电动车领域的领先地位 。官方宣称“比亚迪将IGBT这个长期游离于人们视野、但又堪称电动车CPU的核心技术带到了聚光灯下” 。
IGBT占整车成本的7-10%,是除电池之外成本第二高的元件,这么重要功率器件,却长期来基本被英飞凌、三菱、富士电机、仙童等国外巨头垄断全球市场,前五大企业的全球市场份额超过70% 。国内市场,中高端IGBT产能严重不足,导致“一芯难求” 。
从这次比亚迪官方发布数据表明比亚迪的IGBT的电流输出能力比主流产品高15%,损耗降低20%、寿命高10倍以上 。
此次发布会上,比亚迪还宣布已投入巨资布局第三代半导体材料SiC,有望于2019年推出搭载SiC电控的电动车 。预计到2023年,比亚迪将在旗下的电动车中,实现SiC基车用功率半导体对硅基IGBT的全面替代,将整车性能在现有基础上再提升10% 。

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以上消息一出,可谓呼声一片,都佩服比亚迪掌握了核心科技 。
然而对于我们吃瓜群众来说,这么重要的IGBT到底是何方圣神,在电动车中起到什么作用呢?(合着,都吹了一个星期了,大家还没明白到底吹的是什么!?)
以前都是吹电池,什么电池密度大、安全性高、寿命长等,这都很好理解,因为大家都明白电池是存储电能的作用,是电动车的能量来源 。
那么IGBT是什么东西呢?熊主任专门上百度搜狗了一下,嗯~:
【上篇 什么是IGBT?工作原理是什么?】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 。

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看懂了没有?呵呵~没看懂吧,说实话,这么描述我也没看懂~
算了,绕了半天天,我简单说吧:
IGBT是把动力电池的直流电转换为电机使用的交流电的最核心的驱动元件,因为它承载了高电压、大电流,所以贵!再通俗一点,就是直流电转化成交流电的功率元件
我们都知道,电动汽车三大件:电池、电机、电控 。这个IGBT就是电控(电机控制器)里的核心元件 。就让我们随着下图找一下IGBT的具体位置 。
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看了图片就明白了,为什么我们对电池、电机是有概念的,因为我们可以看到甚至可以摸到电池和电机 。但是IGBT是在电机控制器内部的元器件,是看不到的,对看不到的东西没有概念也是很正常的 。
如果还想深入了解IGBT的工作原理,唯电熊主任就带你们回顾一下高中物理(其实我儿时的梦想就是成为一名物理教师) 。请关注唯电新能源社区,下期预告:《唯电科普——什么是IGBT?工作原理是什么?(下篇)》