什么是IGBT

 

IGBT的学名叫绝缘栅双极型晶体管,它属于半导体器件的一种,IGBT由BJT(通过一定的工艺将两个PN结组合在一起的器件,具有电流放大作用和流控开关作用)和MOSFET(绝缘栅场效应晶体管,在半导体衬底材料上扩散形成沟道,然后将沟道孔和绝缘层做成源极、栅极和漏极,具有电压控制功能)复合组成。

   BJT的通、断驱动控制功率很大,开关速度不够快,但通态压降小,可以制成较高电压和较大电流的开关元件;MOSFET通、断驱动控制功率很小,开关速度快,但是通态压降大,导通损耗大,难以制成高压大电流器件。将BJT和MOSFET结合在一起组成的IGBT同时具备两者的优点。

   IGBT主要用于铁路机车、动车组、电动车辆中交流电电动机的输出控制,实现直流电与交流电之间的转换、控制驱动系统的运行和调整整车输出功率。


(工业用IGBT及电动车用IGBT)
   上世纪60年代开始,日本三菱公司几乎垄断了工业用IGBT的制造市场,而德国的半导体巨头Infineon则在车规级IGBT制造市场内拥有不可撼动的统治地位。IGBT的供应链被国外巨头牢牢把控的原因之一是因为IGBT的研发和生产具有极高的难度,IGBT的生产涉及200多道工序,一个国家需要在半导体、材料学、化学、基础物理学等领域具有一定的积累,才有望攻克IGBT制造的难关。

   数据显示,2018年中国市场消耗的IGBT模块为9878万个,市场规模约为 153 亿人民币,受益于新能源汽车和工业领域的需求大幅增加,中国 IGBT 市场规模将持续扩大,预计到 2025 年,中国 IGBT 市场规模将达到 522 亿人民币。


   

在车规级IGBT方面,中国车企比亚迪2005年开始布局IGBT,2008年斥资2亿元收购宁波中纬积体(曾向台湾先进的晶圆代工厂购买整厂设备),随后每年持续投入巨额研发资金,继2009年初代产品1.0研发成功后,2018 年 12 月,比亚迪微电子公司发布了全新一代车载 IGBT 标杆性产品比亚迪IGBT4.0,2020年4月28日,比亚迪半导体在长沙的晶圆厂破土动工,项目总投资约1.4亿美元。

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