近年來,隨著電動車和高鐵等應用的流行,大家都看到了傳統IGBT在當中產生的巨大作用,并非常看好這個產品的未來的規模。統計數據顯示,到2020年,全球的IGBT市場的市場規模將達到80億美元,中國區的IGBT銷售額也將突破200億元。且將繼續保持較高的增長率。
但行業內的人應該知道,由于黑色模塊封裝的限制,傳統的IGBT不能應用在超大功率的領域,但類似風能發電等領域又對高功率、高可靠性的功率器件有強烈的需求。這時候,東芝在上世紀九十年代推出的IEGT就成為了市場的寵兒。
據東芝電子(中國)有限公司分立器件應用技術部門高級經理屈興國介紹,東芝IEGT因為其特殊的封裝設計,可以被應用到各種嚴苛的環境。這讓它在某些領域擁有傳統IGBT沒有的優勢。
那什么是IEGT呢?這得從上個世紀末說起。
1980年前后,通用公司的B?賈揚?巴利加發明了IGBT,解決了當時MOSFET和普通雙極功率晶體管無法解決的問題。但隨著產品的發展,大家發現了這種新型器件擁有靜態損耗的問題。于是東芝半導體的工程師就在上個世紀九十年代率先實現了柵極注入增強(Injection Enhanced Gate Transistor)的技術,改進了傳統IGBT,并用該技術的首字母為名,注冊了專屬的IEGT。也就是說IEGT本質上其實也是一個IGBT。
屈興國表示,與使用傳統封裝的IGBT相比,東芝的IEGT擁有電流密度高的特性;另外,IEGT控制的門極驅動電流小,不但能減少系統的損耗,也能延長元件的壽命;最值得一提的是因為新封裝樣式的引入,IEGT的可靠性等方面得到了很大的提升。
據介紹,IEGT采用了一種叫做壓接式的封裝,具體做法就是使用兩個銅板將芯片夾在中間,不用引線鍵合而直接接觸。這種封裝一方面避開了傳統IGBT面對的焊接不穩的問題;另一方面也借助上下兩塊銅板,解決了芯片的散熱問題。如果你覺得這種散熱還不夠,使用了這種產品設計的模組甚至還可以引入水冷功能,加速散熱;
第三,這種封裝方式還跟多顆器件的串聯帶來了便利性。但我們必須申明的一點,雖然這個連接會變得更簡單,但是因為這種串聯過程中,對產品的平整度要求很高,且增加在上面的壓力也會很大,而東芝方面則通過加入熱敏紙的方式解決串聯中可能遇到的問題。具體做法就是根據熱敏紙上受力的表現,調整串聯試壓。
再加上采用陶瓷外殼封裝的防爆結構帶來的加持,東芝的IEGT能夠被廣泛應用到包括風力發電、輸配電等對高壓和高可靠性有嚴苛需求的多個領域。
屈興國告訴半導體行業觀察記者,東芝IEGT單管目前可以實現4.5KV和3KA的功率,再加上簡易的串聯實施,這些產品完美匹配中國柔性直流輸電、直流電網發展對器件功率密度和可靠性提出的需求。尤其是柔性直流輸電領域,除了IEGT類產品,幾乎沒有找到其它能滿足需求的器件。
但對東芝來說,ABB、西碼和中車在相似器件上的研發,將會帶給他們巨大的競爭壓力。尤其是中車,最近兩年,他們在這方面的進展非常快,讓整個市場為之側目。
毫無疑問,功率器件將會是未來不可或缺的一個重要角色,對于東芝等廠商來說,如何面對終端需求,開發出更好的產品,是他們能否把握未來的一個關鍵。
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原文標題:比傳統IGBT更好,IEGT將成超大功率應用市場的首選?
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