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行业动态

我公司伴随IGBT的发展从中受益

近日,CCTV2做了中国芯生存状态系列报道,主要谈了中国IGBT的发展,中国IGBT取得了重大突破是值得庆贺的事情,但是还需要持续努力。有的学者认为中国的IGBT已经赶美欧,超日了,我们做为IGBT的应用企业认为与国外厂商相比,国产功率半导体器件主要差距在器件设计,工艺和生产制造技术方面。IGBT做为功率半导体主要供应厂商基本是欧美及日本几家公司,它们代表着目前功率半导体技术的最高水平,包括德国英飞凌、瑞士ABB、美国飞兆以及日本三菱、东芝、富士等公司。在高电压等级领域(3300V以上)更是由其中几家公司所控制,在大功率沟槽技术方面,英飞凌与三菱公司处于国际领先水平。这些公司不仅牢牢控制着市场,还在技术上拥有着大量的专利。

一,IGBT的来源

    IGBT (绝缘栅双极型晶体管)发明于 80 年代初,多家公司几乎同时并独立地发明了这种器件,刚开始各公司对其称谓也不同。GE 公司刚开始称其为 IGR(Insulated-Gate Rectifer),其论文于 1982 12 14 日在 IEDM(国际电子器件会议)上发表。RCA 公司称其为 COMFET(Conductivity-Modulated FET)并在同一天得到美国专利局的专利批准,接着向 IEDM 提交了正式论文。Motorola 公司也独立发明了该器件,称为 GEMFET(Gain-Enhanced mosFET)。加州伯克利分校发明了类似器件,称为 BMT(Bipolar MOS Transistor) IBT(Insulated-base Transistor)GE 公司后来将他们的发明从整流器改称 IGT(Insulated-Gate Transistor)。德国西门子称其为 IGBT,由于西门子的 IGBT 发展迅猛,研究生产的 IGBT 性能优良,所以人们认同了 IGBT 的称谓。一说起IGBT,半导体制造的人都以为不就是一个分立器件(Power Disceret)嘛,都很瞧不上眼。IGBT就是一个电路开关,用在电压几十到几百伏量级、电流几十到几百安量级的强电上的。(相对而言,手机、电脑电路板上跑的电电压低,以传输信号为主,都属于弱电。)可以认为就是一个晶体管,电压电流超大而已。然而他和28nm/16nm集成电路制造一样,是国家重点扶持项目,这玩意是现在目前功率电子器件里技术最先进的产品,已经全面取代了传统的Power MOSFET,其应用非常广泛,小到家电、大到飞机、舰船、交通、电网等战略性产业,被称为电力电子行业里的「CPU」,长期以来,该产品(包括晶片)还是被垄断在少数IDM手上(FairChild InfineonTOSHIBA),位居十二五期间国家16个重大技术突破专项中的第二位(简称「02专项」)。

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二,IGBT的功能

很多家用电器的开关是用按钮控制的。IGBT的不用机械按钮,它是由计算机控制的。具体点说,IGBT的简化模型有3个脚,有两个(集电极、发射极)接在强电电路上,还有一个接收控制电信号,叫作门极。给门极一个高电平信号,开关(集电极与发射极之间)就通了;再给低电平信号,开关就断了。给门极的信号是数字信号(即只有高和低两种状态),电压很低,属于弱电,只要经过一个比较简单的驱动电路就可以和计算机相连。实际用的“计算机”通常是叫作DSP的微处理器,擅长处理数字信号,比较小巧。这种可以用数字信号控制的强电开关还有很多种。作为其中的一员,IGBT的特点是,在它这个电流电压等级下,它支持的开关速度是最高的,一秒钟可以开关几万次。GTO以前也用在轨道交通列车上,但是GTO开关速度低,损耗大,现在只有在最大电压电流超过IGBT承受范围才使用;IGCT本质上也是GTO,不过结构做了优化,开关速度和最大电压电流都介于GTOIGBT之间;大功率MOSFET快是快,但不能支持这么大的电压电流,否则会烧掉。

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简单讲,是一个非通即断的开关,IGBT没有放大电压的功能,导通时可以看做导线,断开时当做开路。IGBT融合了BJTMOSFET的两种器件的优点,如驱动功率小和饱和压降低等。

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三、我国IGBT行业近几年的发展大事记:

1201112月,北车西安永电成为国内第一个、世界第四个能够封装6500V以上IGBT产品的企业。

220139月,中车西安永电成功封装国内首件自主设计生产的50A/3300V IGBT芯片;

320146月,中车株洲时代推出全球第二条、国内首条8英寸IGBT芯片专业生产线投入使用;

420153月,天津中环自主研制的6英寸FZ单晶材料已批量应用,8英寸FZ单晶材料也已经取得重大突破;

520158月,上海先进与比亚迪、 国家电网建立战略产业联盟,正式进入比亚迪新能源汽车用IGBT供应链;

6201510月,中车永电/上海先进联合开发的国内首个具有完全知识产权的6500V高铁机车用IGBT芯片通过高铁系统上车试验;

72015年底,中车株洲时代与北汽新能源签署协议,全面启动汽车级IGBT和电机驱动系统等业务的合作;

820165月,华润上华/华虹宏力基于6英寸和8英寸的平面型和沟槽型1700V 2500V3300V IGBT芯片已进入量产。

可以看到,受益于新能源汽车、轨道交通、智能电网等各种利好措施,IGBT市场将引来爆发点。特别在高压大功率IGBT芯片方面,由于对IGBT芯片可靠性要求非常高,此前,我国还没有一个厂家能够实现大于6500V IGBT芯片本土产业化,为此,国内企业每年需花费数亿元从国外采购IGBT产品。我公司在蓄电池放电仪、充电机特性测试装置上都用到了大量的IGBT。对于IGBT的发展倍加关注,中国的IGBT的发展我公司也将会从中受益。

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我公司主要经营产品有放电仪,蓄电池检测仪,故障查找仪,蓄电池活化仪,蓄电池内阻测试仪充电机测试仪等设备。

点击次数:  更新时间:2017-04-13  【打印此页】  【关闭