可控硅是可控硅整流元件的簡稱,是一種具有三個PN結的四層結構的大功率半導體器件。實際上,可控硅的功用不僅是整流,它還可以用作無觸點開關以快速接通或切斷電路,實現將直流電變成交流電的逆變,將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電,等等??煽毓韬推渌雽w器件一樣,其有體積小、效率高、穩定性好、工作可靠等優點。它的出現,使半導體技術從弱電領域進入了強電領域,成為工業、農業、交通運輸、科研以至商業、民用電器等方面爭相采用的元件。IGBT是由 雙極結型晶體三極管和絕緣柵型場效應管 組成的復合全控型-電壓驅動式-功率半導體器件。常規模塊廠家電話
軌道交通IGBT器件已成為軌道交通車輛牽引變流器和各種輔助變流器的主流電力電子器件。交流傳動技術是現代軌道交通的**技術之一,在交流傳動系統中牽引變流器是關鍵部件,而IGBT又是牽引變流器****的器件之一。IGBT國內外市場規模2015年國際IGBT市場規模約為48億美元,預計到2020年市場規??梢赃_到80億美元,年復合增長率約10%。2014年國內IGBT銷售額是88.7億元,約占全球市場的1∕3。預計2020年中國IGBT市場規模將超200億元,年復合增長率約為15%。從公司來看,國外研發IGBT器件的公司主要有英飛凌、ABB、三菱、西門康、東芝、富士等。中國功率半導體市場占世界市場的50%以上,但在中**MOSFET及IGBT主流器件市場上,90%主要依賴進口,基本被國外歐美、日本企業壟斷。國外企業如英飛凌、ABB、三菱等廠商研發的IGBT器件產品規格涵蓋電壓600V-6500V,電流2A-3600A,已形成完善的IGBT產品系列。英飛凌、三菱、ABB在1700V以上電壓等級的工業IGBT領域占***優勢;在3300V以上電壓等級的高壓IGBT技術領域幾乎處于壟斷地位。在大功率溝槽技術方面,英飛凌與三菱公司處于國際**水平。西門康、仙童等在1700V及以下電壓等級的消費IGBT領域處于優勢地位。上海代理模塊可控硅模塊通常被稱之為功率半導體模塊(semiconductor module)。
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,從而實現對IGBT導通/關斷/阻斷狀態的控制。1)當IGBT柵-射極加上加0或負電壓時,MOSFET內溝道消失,IGBT呈關斷狀態。2)當集-射極電壓UCE<0時,J3的PN結處于反偏,IGBT呈反向阻斷狀態。3)當集-射極電壓UCE>0時,分兩種情況:②若柵-射極電壓UGE<Uth,溝道不能形成,IGBT呈正向阻斷狀態。②若柵-射極電壓UGE>Uth,柵極溝道形成,IGBT呈導通狀態(正常工作)。此時,空穴從P+區注入到N基區進行電導調制,減少N基區電阻RN的值,使IGBT通態壓降降低。
光控晶閘是通過光信號控制晶閘管觸發導通的器件,它具有很強的抗干擾能力、良好的高壓絕緣性能和較高的瞬時過電壓承受能力,因而被應用于高壓直流輸電(HVDC)、靜止無功功率補償(SVC)等領域。其研制水平大約為8000V/3600A。逆變晶閘因具有較短的關斷時間(10~15s)而主要用于中頻感應加熱。在逆變電路中,它已讓位于GTR、GTO、IGBT等新器件。目前,其最大容量介于2500V/1600A/1kHz和800V/50A/20kHz的范圍之內。非對稱晶閘是一種正、反向電壓耐量不對稱的晶閘管。而逆導晶閘管不過是非對稱晶閘管的一種特例,是將晶閘管反并聯一個二極管制作在同一管芯上的功率集成器件。與普通晶閘管相比,它具有關斷時間短、正向壓降小、額定結溫高、高溫特性好等優點,主要用于逆變器和整流器中。目前,國內有廠家生產3000V/900A的非對稱晶閘管。超快恢復二極管芯片和內連接線,超快恢復二極管芯片固定在主電極上,主電極固定在氮化鋁陶瓷覆銅板上。
可控硅從外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三種(見圖表-25)。螺旋式的應用較多。 可控硅有三個電極----陽極(A)陰極(C)和控制極(G)。它有管芯是P 型導體和N 型導體交迭組成的四層結構,共有三個PN 結。其結構示意圖和符號??煽毓韬椭挥幸粋€PN 結的硅整流二極度管在結構上迥然不同??煽毓璧乃膶咏Y構和控制極的引用,為其發揮“以小控大”的優異控制特性奠定了基礎。在應用可控硅時,只要在控制極加上很小的電流或電壓,就能控制很大的陽極電流或電壓。目前已能制造出電流容量達幾百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅,50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。 IGBT模塊在電動汽車中發揮著至關重要的作用。甘肅替換模塊
高壓IGBT模塊一般以標準焊接式封裝為主。常規模塊廠家電話
隨著IGBT芯片技術的不斷發展,芯片的比較高工作結溫與功率密度不斷提高,IGBT模塊技術也要與之相適應。未來IGBT模塊技術將圍繞芯片背面焊接固定與正面電極互連兩方面改進。模塊技術發展趨勢:無焊接、無引線鍵合及無襯板/基板封裝技術;內部集成溫度傳感器、電流傳感器及驅動電路等功能元件,不斷提高IGBT模塊的功率密度、集成度及智能度。IGBT的主要應用領域作為新型功率半導體器件的主流器件工業、4C(通信、計算機、消費電子、汽車電子)、航空航天、****等傳統產業領域,以及軌道交通、新能源、智能電網、新能源汽車等戰略性新興產業領域。常規模塊廠家電話
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