IGBT的作用是什么

IGBT主要是用來(lái)做能源轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)模谛履茉窜嚕悄茈娋W(wǎng)，航空航天和通信方面有廣泛的應(yīng)用。

IGBT全稱叫做：絕緣柵雙極型晶體管，是一種在新能源車上應(yīng)用極其廣泛的半導(dǎo)體。什么是半導(dǎo)體？金屬導(dǎo)電性能好，稱為導(dǎo)體，塑料，陶瓷，木頭導(dǎo)電性能不好，稱為絕緣體。半導(dǎo)體是導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體中間。

而IGBT是一種由控制電路來(lái)控制，是否導(dǎo)電的半導(dǎo)體。比如控制電路指示為通，那么IGBT就是導(dǎo)體，電流暢通，如果控制電路指示為斷，那么IGBT就是絕緣體，電流斷開(kāi)。

IGBT只要通過(guò)脈寬調(diào)制，就能輕松的把輸入的直流電流變成人們所需要頻率的交流電，或者反過(guò)來(lái)。

比如在電動(dòng)汽車特斯拉Model 3上，提供電源的是，7000節(jié)18650電池，這些重量900公斤的容量為85kWh電池提供400伏直流電，而電動(dòng)車的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)必須用交流電，通過(guò)改變電機(jī)的交流電的頻率，來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而精準(zhǔn)的改變車輛行駛的速度和加速能力。電動(dòng)汽車3秒可以加速到100公里的強(qiáng)悍起步能力，就是因?yàn)榻涣麟姍C(jī)轉(zhuǎn)速啟動(dòng)特別快，后面就是IGBT的功勞。

在充電樁上，充電樁從電網(wǎng)上接出來(lái)的電流是標(biāo)準(zhǔn)的220伏交流電，而特斯拉電動(dòng)汽車的電池充電，需要直流電充電，這就需要IGBT將交流電變成直流電，并把電壓提高到電動(dòng)車需要的400伏的電壓上，才能給7000節(jié)18650電池充電。IGBT的性能直接決定了電動(dòng)車的充電效率和充電速度。

IGBT導(dǎo)通的時(shí)候，能夠承受幾十到幾百安培量級(jí)的電流，當(dāng)斷開(kāi)時(shí)，可以承受幾百到幾千伏的電壓，而且IGBT在巨大的電流電壓下，還能有極高的開(kāi)關(guān)速度，一秒鐘能達(dá)到1萬(wàn)次。因此IGBT的好壞，就直接決定了電動(dòng)汽車的加速快慢，最高時(shí)速是多少，電耗高低，能不能秒級(jí)起跑，能不能平滑變速，能不能穩(wěn)定停車等核心性能全靠IGBT，因此稱IGBT為電動(dòng)汽車的心臟不為過(guò)。而這個(gè)如此重要的核心器件，大小只有我們手指甲蓋大小。

目前IGBT硅基Si的功率器件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已經(jīng)接近了材料本身的天花板，性能更強(qiáng)的Sic碳化硅出現(xiàn)了，碳化硅Sic器件能提高2.5倍的工作頻率，耐壓擴(kuò)充10倍到2萬(wàn)伏，降低了80%的工作損耗，Sic器件的工作結(jié)溫在200度以上，而且能做到很高耐壓的情況下芯片很薄，散熱良好并且節(jié)省空間。Sic碳化硅IGBT缺點(diǎn)就是成本比Si硅基IGBT貴6倍，因?yàn)楦哐鯑艠O影響造成良品率問(wèn)題，但是Sic的強(qiáng)大的性能依然獲得眾多廠商的力捧，特斯拉Model 3換成Sic IGBT以后，續(xù)航直接從420公里上升到660公里，充電15分鐘就能補(bǔ)充250公里航程，真香。

IGBT是能源轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)暮诵钠骷渌挠呻婒?qū)動(dòng)的電動(dòng)車，比如高鐵也大量應(yīng)用IGBT，一輛高鐵上要用到接近200個(gè)IGBT芯片，IGBT很貴，一塊進(jìn)口三菱的高鐵IGBT控制芯片價(jià)值15萬(wàn)左右，光IGBT芯片就占到整車成本的15%左右。特斯拉Model 3上使用了150個(gè)左右的IGBT芯片，是除了電池最貴的組件，占到總成本的20%以上。

其他在智能電網(wǎng)，航空航天，通信方面，IGBT也應(yīng)用廣泛。2020年全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模約100億美元，而且年復(fù)合增長(zhǎng)率15%，增速驚人。

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