IGBT的作用是什么

IGBT主要是用来做能源转换和传输的，在新能源车，智能电网，航空航天和通信方面有广泛的应用。

IGBT全称叫做：绝缘栅双极型晶体管，是一种在新能源车上应用极其广泛的半导体。什么是半导体？金属导电性能好，称为导体，塑料，陶瓷，木头导电性能不好，称为绝缘体。半导体是导电性能介于导体和绝缘体中间。

而IGBT是一种由控制电路来控制，是否导电的半导体。比如控制电路指示为通，那么IGBT就是导体，电流畅通，如果控制电路指示为断，那么IGBT就是绝缘体，电流断开。

IGBT只要通过脉宽调制，就能轻松的把输入的直流电流变成人们所需要频率的交流电，或者反过来。

比如在电动汽车特斯拉Model 3上，提供电源的是，7000节18650电池，这些重量900公斤的容量为85kWh电池提供400伏直流电，而电动车的电机转动必须用交流电，通过改变电机的交流电的频率，来改变电机的转速，从而精准的改变车辆行驶的速度和加速能力。电动汽车3秒可以加速到100公里的强悍起步能力，就是因为交流电机转速启动特别快，后面就是IGBT的功劳。

在充电桩上，充电桩从电网上接出来的电流是标准的220伏交流电，而特斯拉电动汽车的电池充电，需要直流电充电，这就需要IGBT将交流电变成直流电，并把电压提高到电动车需要的400伏的电压上，才能给7000节18650电池充电。IGBT的性能直接决定了电动车的充电效率和充电速度。

IGBT导通的时候，能够承受几十到几百安培量级的电流，当断开时，可以承受几百到几千伏的电压，而且IGBT在巨大的电流电压下，还能有极高的开关速度，一秒钟能达到1万次。因此IGBT的好坏，就直接决定了电动汽车的加速快慢，最高时速是多少，电耗高低，能不能秒级起跑，能不能平滑变速，能不能稳定停车等核心性能全靠IGBT，因此称IGBT为电动汽车的心脏不为过。而这个如此重要的核心器件，大小只有我们手指甲盖大小。

目前IGBT硅基Si的功率器件驱动系统，已经接近了材料本身的天花板，性能更强的Sic碳化硅出现了，碳化硅Sic器件能提高2.5倍的工作频率，耐压扩充10倍到2万伏，降低了80%的工作损耗，Sic器件的工作结温在200度以上，而且能做到很高耐压的情况下芯片很薄，散热良好并且节省空间。Sic碳化硅IGBT缺点就是成本比Si硅基IGBT贵6倍，因为高氧栅极影响造成良品率问题，但是Sic的强大的性能依然获得众多厂商的力捧，特斯拉Model 3换成Sic IGBT以后，续航直接从420公里上升到660公里，充电15分钟就能补充250公里航程，真香。

IGBT是能源转换和传输的核心器件，其他的由电驱动的电动车，比如高铁也大量应用IGBT，一辆高铁上要用到接近200个IGBT芯片，IGBT很贵，一块进口三菱的高铁IGBT控制芯片价值15万左右，光IGBT芯片就占到整车成本的15%左右。特斯拉Model 3上使用了150个左右的IGBT芯片，是除了电池最贵的组件，占到总成本的20%以上。

其他在智能电网，航空航天，通信方面，IGBT也应用广泛。2020年全球IGBT市场规模约100亿美元，而且年复合增长率15%，增速惊人。

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