中国高压大功率IGBT打破技术垄断

是的，在低压下igbt相对mos管没任何优势（电性能上没有，价格上更没有，所以你基本上看不到低压igbt，并不是低压的造不出来，而是毫无性价比）。

在600v以上，igbt的优势才明显，电压越高，igbt越有优势，电压越低，mos管越有优势。

开关速度，目前mos管最快，igbt较慢，大概慢一个数量级（因为igbt原理是mos管驱动三极管，mos要先导通然后导通电流驱动三极管导通，三极管导通比mos慢很多）。

导通压降，一般低压mos管使用都控制在0.5v以下（基本不会超过1v的）。

比如ir4110，内阻4毫欧姆，给它100a的导通电流，导通压降是0.4v左右。

mos开关速度快，意味着开关损耗小（开关发热小），同样电流导通压降低，意味着导通损耗小（还是发热小）。

上面说的是低压状况。

高压情况就差很多了。

开关速度无论高压低压都是mos最快。

但高压下mos的导通压降很大，或者说mos管内阻随耐压升高迅速升高，比如600v 耐压的coolmos，导通电阻都是几百毫欧姆或几欧姆，这样它的耐流也很小（通过大电流就会烧掉），一般耐流几安或者几十安培。

而igbt在高耐压压下，导通压降几乎没明显增大（原因还是主要导通电流是通过三极管），所以高压下igbt 优势明显，既有高开关速度（尽管比mos管慢，但是开关比三极管快很多），又有三极管的大电流特性。

IGBT PK MOSFET ,需要耐压超过150V的使用条件，MOS管已经没有任何优势！以典型的IRFS4115为例：VDS-150V，ID-105A（Tj=25摄氏度,这个唬人指标其实毫无实际使用价值），RDS-11.8 m 欧姆;与之相对应的即使是第四代的IGBT型SKW30N60对比；都以150V,20A 的电流，连续工况下运行，前者开关损耗6mJ/pulse,而后者只有1.15mJ/pulse，不到五分之一的开关损耗！就这点，能为用户省去多少烦恼？要是都用极限工作条件，二者功率负荷相差更悬殊！其实，很多时候，我们的影像中，还停留在多年前的IGBT的概念中。

IGBT是什么？作者：海飞乐技术时间：2017-04-13 16:00IGBT是什么？IGBT全称为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor)，所以它是一个有MOS Gate的BJT晶体管，可以简单理解为IGBT是MOSFET和BJT的组合体。

MOSFET主要是单一载流子(多子)导电，而BJT是两种载流子导电，所以BJT的驱动电流会比MOSFET 大，但是MOSFET的控制级栅极是靠场效应反型来控制的，没有额外的控制端功率损耗。

所以IGBT就是利用了MOSFET和BJT的优点组合起来的，兼有MOSFET的栅极电压控制晶体管(高输入阻抗)，又利用了BJT的双载流子达到大电流(低导通压降)的目的 (Voltage-Controlled Bipolar Device)。

从而达到驱动功率小、饱和压降低的完美要求，广泛应用于600V以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

图1IGBT实物图左图IGBT模块，右图IGBT管IGBT有什么用？绝缘栅双极晶体管（IGBT）是高压开关家族中最为年轻的一位。

由一个15V高阻抗电压源即可便利的控制电流流通器件从而可达到用较低的控制功率来控制高电流。

IGBT就是一个开关，非通即断，如何控制他的通还是断，就是靠的是栅源极的电压，当栅源极加+12V（大于6V，一般取12V到15V）时IGBT导通，栅源极不加电压或者是加负压时，IGBT关断，加负压就是为了可靠关断。

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有三个端子，分别是G，D，S，在G和S两端加上电压后，内部的电子发生转移（半导体材料的特点，这也是为什么用半导体材料做电力电子开关的原因），本来是正离子和负离子一一对应，半导体材料呈中性，但是加上电压后，电子在电压的作用下，累积到一边，形成了一层导电沟道，因为电子是可以导电的，变成了导体。

虽然相较于MOSFET、电源管理IC来说，IGBT占中国功率半导体市场份额很小。

但下游需求的持续扩张刺激了中国IGBT市场保持快速增长。

2005年中国IGBT市场销量达到1.33亿个，销售额达到23.0亿元。

目前IGBT主要应用领域包括工业控制、消费电子、计算机、网络通信、汽车电子。

在汽车电子市场中IGBT已经代替达林顿管成为汽车点火器的首选器件。

随着IGBT在汽车点火器中的应用从一个或两个IGBT作为几个汽缸的若干线圈点火，转变为每个汽缸都有一个IGBT和线圈，IGBT使用数量快速增长。

在计算机和网络通信领域中IGBT 广泛应用在大功率服务器（大于1000W）、UPS电源以及大功率基站中（大于1000W）。

1、工业控制和消费电子是IGBT应用的两大支柱领域凭借着较高的单价，工业控制用IGBT在销售量低于消费电子的情况下销售额实现反超IGBT是MOS结构双极器件，属于具有功率MOSFET的高速性能与双极的低电阻性能的功率器件。

IGBT的应用范围一般都在耐压600V以上、电流10A以上、频率为1kHz以上的区域。

鉴于IGBT的参数特性，IGBT开发之初主要应用在电机、变换器（逆变器）、变频器、UPS、EPS电源、风力发电设备等工业控制领域。

在上述应用领域中IGBT凭借着电压控制、驱动简单，开关频率高、开关损耗小，可实现短路保护等优点在600V及以上中压应用领域中竞争力逐步显现，在UPS、开关电源、电车、交流电机控制中已逐步替代GTO、GTR。

由于SCR和GTO具有极高的耐压能力和较大的通过电流，目前在高压大电流应用中SCR和GTO仍占有统治地位。

但由于风力发电设备、电机、变频器、UPS电源等IGBT主要应用产品产量远不能和消费电子产品相比，所以工业控制领域中对IGBT的需求量远低于消费电子位于第二位。

但工业产品中要求IGBT具有较高的耐压性、较大的工作电流以及高稳定性。

同时工控产品对于价格压力要远小于消费电子产品，工业控制用IGBT的价格相对较高。

柔性直流输电功率器件的现状与发展方向摘要: 本文介绍了柔直工程中功率器件的选型，并对功率器件的国产IGBT与国外主流厂家的产品进行对比，并从新工艺、新材料以及性能提升三个方面分析了目前功率器件（IGBT）的发展方向。

关键词: 柔直直流，功率器件，IGBT，BIGT0 引言近年来国内的柔性直流技术蓬勃发展，南澳、舟山、厦门、鲁西背靠背等多个柔性直流工程陆续投运，渝卾背靠背、张北、乌东德等项目也先后启动，国内外对柔性直流设备的研发热情空前高涨。

随着国家的大力扶植，目前我国已具备柔性直流换流阀的国产化能力，接近国际先进水平，但值得注意的是，对于柔性直流换流阀中的一些核心元件，比如功率器件（IGBT）、电容器，国内厂家还是比较依赖进口。

本文介绍了柔直工程中功率器件的选型，并对功率器件的国产IGBT与国外主流厂家的产品进行对比，最后分三个方面对目前功率器件（IGBT/IEGT）的发展方向进行介绍。

1 功率器件的国内外现状1.1 柔直工程中功率器件的选型柔性直流与常规直流最大的区别是其采用了可关断的功率器件，进而获得更快的响应速度，保证了有功、无功可以解耦控制，同时避免了常规直流换向失败的产生。

IGBT（IEGT）和IGCT 是目前较为常用的两种可关断电力电子器件，但由于IGCT 存在驱动功率大（电流型驱动）、电流关断能力弱、开通速度慢和需要额外缓冲回路等明显缺点，因此集合了MOSFET 和电力晶体管双重优点的IGBT 成为柔性直流中的主流应用，目前业内柔性直流工程无一例外均采用IGBT（IEGT）作为主开关器件。

应用于电力系统中的IGBT（IEGT）封装主要有焊接式和压接式2种。

传统的焊接式IGBT，故障后可能会出现爆炸的情况（厦门柔直工程中曾多次出现），会影响电力系统的可靠性。

而压接式器件其安装调试更为容易，消除了引线键合点、焊层可靠性低的问题，且具有独特的短路失效模式，在其短路故障情况下其表现的特性为短路，在大容量、长距离输电领域等高可靠性要求的场合具有独特的竞争优势。

高压大容量IGBT测试技术探究作者：石蕊袁咏歆来源：《科技创新与应用》2015年第25期摘要：近年来，IGBT被广泛应用于电力电子行业中，且表现出良好的应用前景。

因此，极有必要建立与高压大容量IGBT相匹配的测试平台及与之配套的测试方法。

IGBT相关参数包括动态参数、静态参数两种类型。

为此，文章主要从动静态参数两个方面讨论IGBT的测试方法。

关键词：IGBT；动态参数；静态参数；测试方法引言近年来，大功率电力电子变流技术逐渐受到社会各界的关注，与此同时，IGBT器件等串联技术逐渐成为当今社会研究的重点，以适应高压大容量的应用要求。

从测试条件来讲，IGBT参数包括动态参数、静态参数两种类型，其中IGBT动态参数是IGBT开关动作中的相关参数，如上升/下降时间、导通/关断延迟时间等；IGBT静态参数是IGBT固有的参数，如开启电压、门极击穿电压等。

IGBT静态参数多且复杂，若参数不同，则测试方法、测试设备也有所差异。

当前，IGBT静态参数测试仍以单独参数的测试为主。

IGBT动态参数测试平台多以双脉冲测试为技术支撑，即以变换测试电路的工作状态来获得相应的动态特征。

结合上述内容，文章主要从动静态参数两个方面浅析高压大容量IGBT测试方法。

1 IGBT静态参数测试方法研究IGBT静态参数多且复杂，同时不同参数的测试方法也不同。

为此，文章仅就下列较为重要的参数的测试方法进行研究。

1.1 门极参数VGES及IGES测试VGES是门极击穿电压，VGES、IGES的测试流程为：CE短接→VGE每隔0.1V由0V开始上升→采集电流信号→绘制门极击穿曲线→求得击穿时的临界门极电压→确定VGES及IGES。

然而，门极漏电流IGES为pA级，因此难以保障采集结果的准确度。

鉴于此，本测试仅判断是否击穿器件门极，具体选用具备GPIB通信功能的2611数字源表。

2611数字源表的关键参数为：电压源的最大电压、精度分别为200V、0.02%；电流源的最大电流、精度分别为10A、0.03%；电压、电流的量程与精度分别为200V/0.05%、10A/0.02%。

是的，在低压下igbt相对mos管没任何优势（电性能上没有，价格上更没有，所以你基本上看不到低压igbt，并不是低压的造不出来，而是毫无性价比）。

在600v以上，igbt的优势才明显，电压越高，igbt越有优势，电压越低，mos管越有优势。

开关速度，目前mos管最快，igbt较慢，大概慢一个数量级（因为igbt原理是mos管驱动三极管，mos要先导通然后导通电流驱动三极管导通，三极管导通比mos慢很多）。

导通压降，一般低压mos管使用都控制在0.5v以下（基本不会超过1v的）。

比如ir4110，内阻4毫欧姆，给它100a的导通电流，导通压降是0.4v左右。

mos开关速度快，意味着开关损耗小（开关发热小），同样电流导通压降低，意味着导通损耗小（还是发热小）。

上面说的是低压状况。

高压情况就差很多了。

开关速度无论高压低压都是mos最快。

但高压下mos的导通压降很大，或者说mos管内阻随耐压升高迅速升高，比如600v 耐压的coolmos，导通电阻都是几百毫欧姆或几欧姆，这样它的耐流也很小（通过大电流就会烧掉），一般耐流几安或者几十安培。

而igbt在高耐压压下，导通压降几乎没明显增大（原因还是主要导通电流是通过三极管），所以高压下igbt 优势明显，既有高开关速度（尽管比mos管慢，但是开关比三极管快很多），又有三极管的大电流特性。

IGBT PK MOSFET ,需要耐压超过150V的使用条件，MOS管已经没有任何优势！以典型的IRFS4115为例：VDS-150V，ID-105A（Tj=25摄氏度,这个唬人指标其实毫无实际使用价值），RDS-11.8 m 欧姆;与之相对应的即使是第四代的IGBT型SKW30N60对比；都以150V,20A 的电流，连续工况下运行，前者开关损耗6mJ/pulse,而后者只有1.15mJ/pulse，不到五分之一的开关损耗！就这点，能为用户省去多少烦恼？要是都用极限工作条件，二者功率负荷相差更悬殊！其实，很多时候，我们的影像中，还停留在多年前的IGBT的概念中。

中国突破日本垄断的二十个顶尖技术一、混合电机核心技术专利日本作为全球工业机械领域的佼佼者，在众多领域都具有较高的研发优势，在电机领域，日本在全球形成了绝对的垄断。

在电机领域，从2013年到2015年之间，世界前七大电机生产商，其中有6个都是日本企业，比如日本的信浓、多摩川、山洋等日企巨头包揽了绝大多数的电机市场份额。

到了2013年，中国的鸣志电器通过自主研发，已经拿下了混合电机生产的核心技术专利，依靠该技术的研发突破一举打破了全球日企的垄断格局，如今鸣志电器的研发分部已经进驻到了美国、欧洲和日本。

二、RV减速器中国清华大学精密仪器与机械学博士张跃明成功研制出中国自己的RV减速器。

他仅仅用了三年多的时间进行研究，最后解决了齿轮磨损问题，并掌握RV减速器的核心技术，从源头上打破了日本的垄断。

经过检验证明，国产RV减速器在多个技术指标上比日本的产品要好。

并且实现了国产RV减速器的量产。

尤其是已达到了每年8万套世界顶尖RV减速器的产能，代表着中国的核心技术打破了日本的垄断。

所谓RV减速器，就是工业机器人最关键的核心部件之一。

一台工业机器人的成本中减速器的成本占到38%，是所有机器人制造成本中最高的一个，并且平均每台工业机器人都要使用4.5个RV减速器。

由此可见减速器的作用非常么重要。

如果把机器人，比作人类的手臂或者腿的话，那么减速器就相当于肘关节和膝盖，它决定了机器人的精度。

同时减速器的磨损，直接影响机器人的整体寿命RV减速器的制造原理最早由德国人提出，到了上世纪八十年代，日本帝人精机株式会社提出RV传动理论，并把它用到机器人行业，取得空前成功。

后来帝人精机与日本纳博克株式会社合并，成为纳博特斯克株式会社，其生产的RV减速器常年在世界市场中占60%以上份额，是名副其实的头部企业。

日本已成为世界上最大的RV减速器出口国。

并且其他的RV减速器市场也被日本公司占领，比如日本住友等，而之前我国生产的机器人则非常依赖进口日本的RV减速器。

关于igbt发展历程一、第一代IGBT的诞生：IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）即绝缘栅双极晶体管，是一种集成了MOSFET和晶体管特性的功率开关器件。

它的研发历史可以追溯到上世纪70年代。

在1977年，德国的A. Volke教授首次提出了IGBT的概念。

但当时的技术条件还不成熟，无法实现高电压和大电流的要求。

二、第二代IGBT的突破：随着技术的进步和发展，第二代IGBT在上世纪80年代初开始研发。

1982年，美国的哈里·伦特（Harry Lundberg）发明了“斯克龙基特（SCT）”结构的IGBT，实现了绝缘栅结构和PN结的结合，大大提高了器件的性能。

1985年，日本东芝公司首次实现了IGBT的商业化生产，这标志着第二代IGBT正式进入市场。

这种IGBT具备了较高的开关速度和较低的导通压降，逐渐在工业领域取代了传统的功率晶体管和MOSFET。

三、第三代IGBT的突破：在上世纪90年代，第三代IGBT开始崭露头角。

1995年，德国的Infineon Technologies公司提出了“反极型（Field Stop）”技术，将“感应层”引入IGBT结构中。

这种技术使得第三代IGBT具备了更低的导通压降和更高的开关速度，提高了器件的效率。

2000年，意大利的STMicroelectronics公司研发了第三代IGBT的另一种结构——“细槽型（Trench IGBT）”。

相比于传统结构，细槽型IGBT具有更低的导通压降和更高的开关速度。

四、第四代IGBT的创新：随着技术的不断进步，迎来了第四代IGBT的创新发展。

2011年，美国国家能源技术实验室（National Renewable Energy Laboratory）与Cree公司合作研发出了第四代超结构voltage-resistance (SJVR) IGBT。

这种IGBT结构的特点是具有较低的尺寸和导通损耗，并能在高温环境下工作。

IGBT的主要应用领域_IGBT国内外市场规模IGBT(绝缘栅双极型晶体管），是由BJT(双极结型晶体三极管) 和MOS(绝缘栅型场效应管) 组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件,其具有自关断的特征。

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BJT和MOSFET的两种器件的优点，如驱动功率小和饱和压降低等。

IGBT模块是由IGBT与FWD（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品，具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点。

▲IGBT模块简图IGBT是能源转换与传输的核心器件，是电力电子装置的“CPU”。

采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点，是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。

IGBT是以GTR为主导元件，MOSFET为驱动元件的达林顿结构的复合器件。

其外部有三个电极，分别为G-栅极，C-集电极，E-发射极。

在IGBT使用过程中，可以通过控制其集-射极电压UCE和栅-射极电压UGE的大小，从而实现对IGBT导通/关断/阻断状态的控制。

1）当IGBT栅-射极加上加0或负电压时，MOSFET内沟道消失，IGBT呈关断状态。

2）当集-射极电压UCE＜0时，J3的PN结处于反偏，IGBT呈反向阻断状态。

3）当集-射极电压UCE＞0时，分两种情况：②若栅-射极电压UGE＜Uth，沟道不能形成，IGBT呈正向阻断状态。

②若栅-射极电压UGE＞Uth ，栅极沟道形成，IGBT呈导通状态（正常工作）。

此时，空穴从P+区注入到N基区进行电导调制，减少N基区电阻RN的值，使IGBT通态压降降。

IGBT芯片知识大科普去年6月，我国首个自主研发生产的8英寸IGBT芯片在株洲成功生产并于同年12月批量生产并投入使用，标志着我国逐渐将国外企业垄断IGBT芯片行业这一局面打破。

那么现在就让正芯网小编为大家进行IGBT芯片知识大科普吧！IGBT芯片概述及其优点IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是一种蕴含新型技术的功率半导体器件，它是电力电子器件中技术最为先进、市场前景广阔的电子元器件，是未来功率器件的主流发展方向。

若将微电子芯片（CPU）比作是电子电力行业中的“心脏”和“大脑”，那么IGBT就是为其运行输送能量的“血液”。

在大力倡导节能减排的大前提下，IGBT芯片既具有了MOS管的易于驱动、控制简单、开关频率高的有点，还兼备了功率晶体管导通电压低、通态电流大和损耗小的优点，其次IGBT能够很好的实现节能减排，具有很好的环境保护效益。

因此IGBT被公认为是工业4.0最具代表性的产品。

IGBT芯片有什么用途按照应用领域划分，IGBT芯片可大致分为一下四种用途：1.变频家电市场：由于IGBT芯片拥有低功率易驱动的特点，因此IGBT芯片十分适用于变频家电。

以电磁炉为例，随着无火烹饪潮流的兴起，电磁炉将会逐渐成为主要炊具，而IGBT芯片作为电磁炉的关键器件，将会得到广阔的发展。

2.高速列车市场：在城规规划风生水起的时期，据悉国内至少25个城市将计划修建地铁，高速列车成为区域内或城际间的主要出行交通工具。

以电力机车需要500个IGBT芯片模块计算，一节地铁就需要80个IGBT芯片模块。

高速列车的发展将直接带动IGBT芯片的发展。

3.变频器：现今变频器是电机节能主要器件，因此在电机应用中的地位日渐凸显。

变频器可通过调节电机转速，降低运行时的电能损耗，而IGBT芯片是其必不可少的关键器件。

4.新能源产业：以太阳能和风能发电为例，这两种发电方式都需要用到逆变器，而IGBT芯片模块是解决逆变器的常用方式。

而近期兴起的混合动力汽车和电动汽车亦有异曲同工之妙，通过逆变器进行电流的“交——直——交”转换，并网使用。