在安裝或更換IGBT模塊時,應(yīng)十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度。為了減少接觸熱阻,好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導(dǎo)熱硅脂。一般散熱片底部安裝有散熱風(fēng)扇,當散熱風(fēng)扇損壞中散熱片散熱不良時將導(dǎo)致IGBT模塊發(fā)熱,而發(fā)生故障。因此對散熱風(fēng)扇應(yīng)定期進行檢查,一般在散熱片上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度感應(yīng)器,當溫度過高時將報警或停止IGBT模塊工作。
一般保存IGBT模塊的場所,應(yīng)保持常溫常濕狀態(tài),不應(yīng)偏離太大。常溫的規(guī)定為5~35℃ ,常濕的規(guī)定在45~75%左右。在冬天特別干燥的地區(qū),需用加濕機加濕; 盡量遠離有腐蝕性氣體或灰塵較多的場合; 在溫度發(fā)生急劇變化的場所IGBT模塊表面可能有結(jié)露水的現(xiàn)象,因此IGBT模塊應(yīng)放在溫度變化較小的地方; 保管時,須注意不要在IGBT模塊上堆放重物; 裝IGBT模塊的容器,應(yīng)選用不帶靜電的容器。
IGBT的應(yīng)用領(lǐng)域
按電壓分布的應(yīng)用領(lǐng)域
1、新能源汽車
IGBT模塊在電動汽車中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,是電動汽車及充電樁等設(shè)備的核心技術(shù)部件。IGBT模塊占電動汽車成本將近10%,占充電樁成本約20%。IGBT主要應(yīng)用于電動汽車領(lǐng)域中以下幾個方面:
A)電動控制系統(tǒng) 大功率直流/交流(DC/AC)逆變后驅(qū)動汽車電機;
B)車載空調(diào)控制系統(tǒng) 小功率直流/交流(DC/AC)逆變,使用電流較小的IGBT和FRD;
C)充電樁 智能充電樁中IGBT模塊被作為開關(guān)元件使用;
2、智能電網(wǎng)
IGBT廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)的發(fā)電端、輸電端、變電端及用電端:
從發(fā)電端來看,風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電中的整流器和逆變器都需要使用IGBT模塊。
從輸電端來看,特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術(shù)需要大量使用IGBT等功率器件。
從變電端來看,IGBT是電力電子變壓器(PET)的關(guān)鍵器件。
從用電端來看,家用白電、 微波爐、 LED照明驅(qū)動等都對IGBT有大量的需求。
3、軌道交通
IGBT器件已成為軌道交通車輛牽引變流器和各種變流器的主流電力電子器件。交流傳動技術(shù)是現(xiàn)代軌道交通的核心技術(shù)之一,在交流傳動系統(tǒng)中牽引變流器是關(guān)鍵部件,而IGBT又是牽引變流器核心的器件之一。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)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, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅(qū)動電流較大;MOSFET驅(qū)動功率很小,開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點,驅(qū)動功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。
IGBT模塊是由IGBT(絕緣柵雙極型晶體管芯片)與FWD(續(xù)流二極管芯片)通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品;封裝后的IGBT模塊直接應(yīng)用于變頻器、UPS不間斷電源等設(shè)備上;
上升時間。實際應(yīng)用中常給出的漏極電流開通時間ton 即為td (on) tri 之和,漏源電壓的下降時間由tfe1 和tfe2 組成。
IGBT的觸發(fā)和關(guān)斷要求給其柵極和基極之間加上正向電壓和負向電壓,柵極電壓可由不同的驅(qū)動電路產(chǎn)生。當選擇這些驅(qū)動電路時,基于以下的參數(shù)來進行:器件關(guān)斷偏置的要求、柵極電荷的要求、耐固性要求和電源的情況。因為IGBT柵極- 發(fā)射極阻抗大,故可使用MOSFET驅(qū)動技術(shù)進行觸發(fā),不過由于IGBT的輸入電容較MOSFET為大,故IGBT的關(guān)斷偏壓應(yīng)該比許多MOSFET驅(qū)動電路提供的偏壓更高。
IGBT在關(guān)斷過程中,漏極電流的波形變?yōu)閮啥?。因為MOSFET關(guān)斷后,PNP晶體管的存儲電荷難以迅速消除,造成漏極電流較長的尾部時間,td(off)為關(guān)斷延遲時間,trv為電壓Uds(f)的上升時間。實際應(yīng)用中常常給出的漏極電流的下降時間Tf由圖中的t(f1)和t(f2)兩段組成,而漏極電流的關(guān)斷時間
t(off)=td(off)+trv十t(f)
式中:td(off)與trv之和又稱為存儲時間。
IGBT的開關(guān)速度低于MOSFET,但明顯GTR。IGBT在關(guān)斷時不需要負柵壓來減少關(guān)斷時間,但關(guān)斷時間隨柵極和發(fā)射極并聯(lián)電阻的增加而增加。IGBT的開啟電壓約3~4V,和MOSFET相當。IGBT導(dǎo)通時的飽和壓降比MOSFET低而和GTR接近,飽和壓降隨柵極電壓的增加而降低。
正式商用的IGBT器件的電壓和電流容量還很有限,遠遠不能滿足電力電子應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的需求;高壓領(lǐng)域的許多應(yīng)用中,要求器件的電壓等級達到10KV以上,目前只能通過IGBT高壓串聯(lián)等技術(shù)來實現(xiàn)高壓應(yīng)用。國外的一些廠家如瑞士ABB公司采用軟穿通原則研制出了8KV的IGBT器件,德國的EUPEC生產(chǎn)的6500V/600A高壓大功率IGBT器件已經(jīng)獲得實際應(yīng)用,日本東芝也已涉足該領(lǐng)域。與此同時,各大半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商不斷開發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、低成本技術(shù),主要采用1um以下制作工藝,研制開發(fā)取得一些新進展。2013年9月12日 我國的高壓大功率3300V/50A IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)芯片及由此芯片封裝的大功率1200A/3300V IGBT模塊通過,中國自此有了完全自主的IGBT“中國芯”。
電流
⒈ 額定通態(tài)電流(IT)即穩(wěn)定工作電流,俗稱電流。常用可控硅的IT一般為一安到幾十安。
⒉反向重復(fù)峰值電壓(VRRM)或斷態(tài)重復(fù)峰值電壓(VDRM),俗稱耐壓。常用可控硅的VRRM/VDRM一般為幾百伏到一千伏。
⒊ 控制極觸發(fā)電流(IGT),俗稱觸發(fā)電流。常用可控硅的IGT一般為幾微安到幾十毫安。
4,在規(guī)定環(huán)境溫度和散熱條件下,允許通過陰極和陽極的電流平均值。
主要銷售國際的整流管,晶閘管、快速晶閘管、電力模塊等產(chǎn)品??偣疽言谙愀?、臺灣和東南亞享有名氣數(shù)十載。主要銷售世界各地電力電子器件,主要包括功率模塊、IGBT模塊、可控硅模塊、整流橋模塊、二極管模塊、IGBT單管和驅(qū)動板、單三相整流橋模塊、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管、保險絲、熔斷器和氣動元件。主要包括:英飛凌、歐派克、日本三社、IXYS艾賽斯、ABB 、POSEICO、 WESTCODE 、西門康、富士、三菱、新電源、東芝、IR、摩托羅拉、西門子、美國巴斯曼、法國羅蘭等功率模塊。
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