隨著新能源汽車(NEV)的崛起,絕緣柵雙極晶體管(IGBT)已成為這一領域的核心元件。目前我國新能源汽車快速發(fā)展已經(jīng)使IGBT已成為我國最重要的應用領域,占據(jù)約30%的市場份額。以特斯拉Model X為例,它使用了132個IGBT管,其中96個用于后部電機,36個用于前部電機,IGBT占了電機驅(qū)動系統(tǒng)成本的約一半,突顯了它在新能源汽車成功中的至關重要性。
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認識IGBT
IGBT代表絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor),它實質(zhì)上可以被看作是MOSFET和三極管的結合體。
三極管:是一種受電流控制的晶體管,通過在基極施加微小電流,允許較大電流在集電極與發(fā)射極之間流動。主要用于電路中的放大和開關功能。
優(yōu)點:擁有眾多載流子,低導通電阻。
缺點:采用電流控制方式,需要較大的驅(qū)動電流。
MOSFET:則是一種帶有絕緣氧化層的晶體管,這一特點賦予了它極高的輸入阻抗。這種絕緣氧化層位于金屬柵極與通道之間,使得它的柵源電壓(VGS)能夠控制通道中“感應電荷”的數(shù)量,從而改變電荷的導電通道狀態(tài),進而實現(xiàn)對漏極電流的控制。
優(yōu)點:具有極高的輸入阻抗,幾乎不消耗驅(qū)動電流。
缺點:導通電阻較大。
在一些高電壓、高電流驅(qū)動場景中,如何選擇適當?shù)钠骷蔀橐豁椞魬?zhàn)。任何器件的缺點都不容忍在高效電路中存在,因為它們會顯著影響電路效率,并產(chǎn)生難以克服的熱量,從而影響整個產(chǎn)品的壽命。
IGBT被廣泛應用
IGBT(絕緣柵雙極晶體管)是一種重要的功率半導體器件,它在各種應用領域中被廣泛應用,同時也被稱為功率電子設備的“CPU”。它主要應用于航空航天、醫(yī)療設備通、軌道交通、電力電子、電動汽車以及各種新能源設備等領域。
IGBT新能源汽車的核心組件
電機驅(qū)動應用:新能源汽車的引擎通常采用三相異步交流電機,而電池供電卻是直流電。這就需要IGBT的幫助,IGBT的電路可以將直流電轉(zhuǎn)化為交流電,以推動電機的旋轉(zhuǎn)。不僅如此,這一電路還在控制電機的頻率和電壓轉(zhuǎn)換中發(fā)揮關鍵作用,使車輛能夠適應不同駕駛情況。
車載空調(diào)應用:電動車的電池提供的是直流電,而空調(diào)需要交流電才能運轉(zhuǎn)。IGBT的逆變器就派上用場,它可以將電池提供的直流電轉(zhuǎn)化為空調(diào)所需的交流電,從而使空調(diào)正常工作。

逆變器:有些新能源汽車還可以輸出外部的220V/50Hz交流電,這對于戶外活動或緊急情況非常有用。這一過程中同樣需要IGBT的支持,它通過逆變器電路將電池提供的直流電變成可用的交流電。可以說,IGBT在這個過程中是不可或缺的。
充電樁應用:我們通常用的電是交流電,而電池需要直流電。這時候,它能通過電源轉(zhuǎn)換電路,將家用電源的交流電變成電池所需的直流電。而對于那些需要高功率快速充電的電動車,比如特斯拉,更得依賴IGBT將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換成高效的直流電,以迅速充滿電池。
動能回收系統(tǒng):一些電動車配備了動能回收系統(tǒng),它們能將制動時產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能,然后存儲到電池中。IGBT用于管理這一過程。

IGBT作為功率半導體器件,在電動汽車領域發(fā)揮著核心作用。它的性能直接影響著電能傳輸?shù)乃俣取_@些小小的器件在電動汽車的性能和效率方面發(fā)揮了不可或缺的作用,為我們提供了更智能、更環(huán)保的出行方式。
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