IGBT需要量可遇不可求,功率半导体又爆出大缺货!
近日,据台媒报道,有电力电子中央处理器(CPU)之称的绝缘闸极双极性晶体管(IGBT)在电动车与太阳能两大主流应用需求大开。
在疯狂抢货下,IGBT近期大缺货,不仅价格涨翻天,业界表示现在已经不是价格多高的问题,而是根本买不到来形容缺货情况。
目前IGBT主要由欧日大厂主导,以英飞凌市占率超过32%居冠,日本富士电机、安森美半导体、东芝、意法半导体等也是主要供货商,相关公司多半是整合组件厂(IDM),并释出委外订单至中国台湾。
其中,台湾代工大厂汉磊掌握IGBT芯片组件龙头英飞凌大单,今年初调涨IGBT产线代工价10%左右。在晶圆代工报价普遍回调之际,汉磊逆势涨价,凸显市况火热。强茂更是积极打造中国台湾自行研发的IGBT组件,锁定太阳能等应用抢搭热潮,足见IGBT需求之旺盛。
IGBT是近期半导体元件中,唯一还能大涨价且一路供不应求的品类。主要是因为现阶段产品供应量有限,但太阳能电厂疯狂建设,其逆变器对IGBT需求庞大,加上电动车也高度需要IGBT,各大车厂频频出手抢购所致。一方面,随着新能源车兴起,对高电压需求大增,IGBT成为产业发展焦点,一辆电动车使用的IGBT数量高达上百颗,是传统燃油车的七到十倍。在新能源汽车领域,IGBT占整车成本的7%-10%。IGBT的技术壁垒非常高,被称为“半导体皇冠上的明珠”,全球IGBT基本呈现多寡头垄断格局。
另一方面,太阳能光伏方面,IGBT则是搭在逆变器当中。逆变器作为一种电源转换装置,可将太阳能板储存的电力转换为一般可用的电,而IGBT为逆变器中的功率组件,通常用于转换功率较高的太阳能模块。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种广泛应用于电力电子领域的功率开关器件。以下是一些常见的IGBT应用领域:
1. 变频器: IGBT常用于变频器中,用于将直流电源转换成可调频率、可调电压的交流电源,以控制电动机的转速和运行状态。
2. 逆变器: IGBT逆变器用于将直流电源转换成交流电源,例如用于太阳能发电系统中将直流电能转换为交流电能。
3. 电力传输和分配:IGBT用于电力传输和分配系统中,用于高电压直流输电(HVDC)系统的换流器和逆变器,提供高效、可靠的电力转换。
4. 电动汽车: IGBT用于电动汽车的电驱动系统中,控制电池的能量转换和电动汽车的驱动电机。
5. 高速铁路:IGBT用于高速铁路供电系统中,提供高效、可靠的能量转换和传输。
6. 可再生能源:IGBT用于风力发电和太阳能发电系统中的逆变器,将直流电能转换为交流电能,以便接入电力网络。
7. 工业电力控制系统: IGBT用于工业电力控制系统中,如电压调节器、直流电源、电弧炉控制器等。
8. 消费电子产品:IGBT在家电产品中,如冰箱、空调、洗衣机等的变频控制器中发挥着重要作用,提高能效和控制精度。
值得注意的是,IGBT的应用领域非常广泛,不仅限于以上列举的几个领域,随着技术的不断进步和创新,IGBT在更多领域可能有新的应用。
上面提到了IGBT模块在电驱系统中的作用,下面我们展开来具体看看IGBT模块的结构。
4、IGBT模块实物长啥样?
IGBT模块的标准封装形式是一个扁平的类长方体,下图为HP1模块的正上方视角,最外面白色的都是塑料外壳,底部是导热散热的金属底板(一般是铜材料)。可以看到模块外面还有非常多的端子和引脚,各自有自己的作用:
1是DC正,2是DC负;3,4,5是三相交流电的U、V、W接口;6,25,22是集电极的信号端子,7,9,11,13,15,17是门极信号端子;8,10,12,14,16,18是发射极信号端子;19是DC负极信号端子;23,24是NTC热敏电阻端子。
图:HP1模块等效电路图
图:HP1模块等效电路图
图片来源,翠展微
5、IGBT的基础拓扑结构是怎样的?
图:IGBT模块基础电路拓扑结构
图片来源,翠展微
如上图所示,在IGBT模块/单管中,一般统称一单元是IGBT单管,二单元是单个桥臂(半桥),四单元是H桥(单相桥),六单元是三相桥(全桥),七单元一般是六单元+一个制动单元,八单元一般是六单元+制动单元+预充电单元。
一个单元由1对、2对或3对FRD+IGBT组成。其中1对,可以是1个FRD+1个IGBT,也可以是1个FRD+2个IGBT等。
具体实物可参照下图,这是一个6单元的IGBT模块。
设备特性
1、焊线精度±5μm@3sigma;
2、±220°旋转支撑结构;
3、定长、定高弧形控制能力;
4、焊点一致性高;
5、线弧形状可编程;
6、精准控制切割深度。
评:雷军说道"自主可控再谈国产代替,只要够坚持,任何科技领域,中国科学家都搞得定,打的赢"
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