IGBT/SiC/GaN HEMT功率芯片/模塊/模組

一、核心器件定義

?IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）?
電力電子領(lǐng)域核心開(kāi)關(guān)器件，通過(guò)柵極電壓控制導(dǎo)通狀態(tài)：

?結(jié)構(gòu)特性?：融合MOSFET高輸入阻抗與BJT低導(dǎo)通壓降，形成四層半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)（PNPN排列），支持600V以上高壓場(chǎng)景

?功能特性?：兼具高頻開(kāi)關(guān)與高電流承載能力，導(dǎo)通功耗僅為傳統(tǒng)器件的1/5~1/10

?SiC（碳化硅）功率器件?
第三代寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)的代表：

?材料優(yōu)勢(shì)?：禁帶寬度達(dá)3.3eV（硅的3倍），擊穿場(chǎng)強(qiáng)提高10倍，支持更高工作溫度（>200℃）與更薄漂移層設(shè)計(jì)

?性能提升?：開(kāi)關(guān)損耗降低70%，器件體積縮減50%以上，適用于光伏逆變器、軌道交通牽引系統(tǒng)

?GaN HEMT（氮化鎵高電子遷移率晶體管）?
高頻高功率密度解決方案：

?技術(shù)特點(diǎn)?：二維電子氣通道實(shí)現(xiàn)超高遷移率，開(kāi)關(guān)速度達(dá)MHz級(jí)別，反向恢復(fù)損耗趨近于零

?應(yīng)用場(chǎng)景?：車(chē)載充電器（OBC）、數(shù)據(jù)中心電源等高頻電能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域

二、模塊/模組封裝形態(tài)

三、關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景

?新能源汽車(chē)?

主驅(qū)逆變器（IGBT模塊主導(dǎo)）

OBC與DC-DC轉(zhuǎn)換器（GaN HEMT滲透率超40%）

?可再生能源?

光伏逆變器（SiC器件裝機(jī)量年增35%）

風(fēng)電變流器（10kV級(jí)IGBT模塊需求激增）

?工業(yè)控制?

變頻驅(qū)動(dòng)器（IPM智能模塊占比超60%）

超高頻感應(yīng)加熱（GaN器件替代傳統(tǒng)MOSFET）

四、技術(shù)演進(jìn)趨勢(shì)

?電壓等級(jí)?：IGBT模塊向10kV級(jí)突破，SiC器件加速滲透3300V以上市場(chǎng)

?集成密度?：第三代半導(dǎo)體模組功率密度達(dá)100kW/L（較硅基提升5倍）

?成本控制?：8英寸SiC晶圓量產(chǎn)使器件成本下降30%，車(chē)規(guī)級(jí)GaN價(jià)格逼近硅基方案

五、核心定義與器件特性

六、功率器件封裝形態(tài)與技術(shù)特征

?功率芯片?
? 基礎(chǔ)單元：?jiǎn)纹雽?dǎo)體晶圓實(shí)現(xiàn)單一功能（如IGBT芯片、SiC MOSFET芯片）
? 工藝特征：采用溝槽柵/場(chǎng)截止技術(shù)降低導(dǎo)通阻抗（典型值1.5mΩ·cm2）

?功率模塊?
? 封裝架構(gòu)：多芯片并聯(lián)+AMB陶瓷基板（熱導(dǎo)率24W/mK）+銅底板雙面散熱
? 技術(shù)指標(biāo)：電壓覆蓋1200V-6500V，電流容量達(dá)3600A（壓接式封裝）

?智能模組?
? 系統(tǒng)集成：芯片+驅(qū)動(dòng)電路+溫度傳感器+保護(hù)電路一體化封裝
? 應(yīng)用場(chǎng)景：車(chē)規(guī)級(jí)三相全橋拓?fù)洌üβ拭芏?30kW/L）

七、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)對(duì)比

八、典型應(yīng)用場(chǎng)景

?新能源汽車(chē)?
? IGBT模塊：主驅(qū)逆變器（300kW級(jí)），導(dǎo)通損耗<1.5V@1000A
? SiC模組：OBC車(chē)載充電器（22kW），效率提升3%
? GaN模組：48V DC-DC轉(zhuǎn)換器（MHz級(jí)開(kāi)關(guān)頻率）

?工業(yè)能源?
? 6500V IGBT模塊：軌道交通變流器（93%系統(tǒng)效率）
? 3300V SiC模塊：光伏逆變器（能量損耗降低30%）

審核編輯 黃宇