I réimse na leictreonaic chumhachta, tá an trasraitheoir bipolar geata inslithe (IGBT) ar cheann de na comhpháirteanna is mó tionchair le cúpla bliain anuas. Agus an bhearna idir cumais ardvoltais agus rialú geata éasca a dhúnadh, tá IGBTanna tar éis réabhlóidiú a dhéanamh ar an gcaoi a ndéanann innealtóirí córais a dhearadh agus a thógáil le haghaidh tiontú agus rialú cumhachta. Ó thiomáineann tionsclaíoch go feithiclí leictreacha, inbhéartaithe gréine go traenacha bullet, an IGBT i ngach áit. Tá láithreacht Ach cosúil le gach teicneolaíocht leathsheoltóra, níor tháinig IGBTanna le chéile go hiomlán - tháinig siad chun cinn trí na glúine, agus thug gach ceann acu feabhsuithe ar fheidhmíocht, luas, éifeachtúlacht, agus bainistíocht theirmeach.
Scrúdaíonn an t-alt seo turas na teicneolaíochta IGBT óna chéimeanna luatha go dtí na modúil ardluais atá ar fáil inniu. Tríd a dhul chun cinn a thuiscint, is féidir linn tuiscint níos fearr a fháil ar a ról i gcórais chumhachta an lae inniu agus ar an nuálaíocht atá ag tiomáint a thodhchaí.
Cad is IGBT ann?
Sula dtéann tú isteach ina éabhlóid, tá sé tábhachtach a thuiscint go hachomair cad é IGBT. Is gléas leathsheoltóra é trasraitheoir geata inslithe geata a chomhcheanglaíonn na tréithe is fearr de dhá chineál trasraitheoirí: an t-athrú ardluais den trasraitheoir éifeacht allamuigh-ocsaídí-ocsaídí-ocsaídeora (MOSFET) agus an toilleadh láimhseála ard-acomhal bipolar (BJT).
Ceadaíonn an dearadh hibrideach seo Igbts le dul ar aghaidh agus as gan stró ag baint úsáide as comharthaí voltais agus ag an am céanna na caillteanais stóinseachta agus seolta íseal a sheachadadh a theastaíonn in iarratais ardchumhachta. Mar gheall ar an dé -nádúr seo, úsáidtear IGBTanna go forleathan i gcórais a éilíonn rialú cumhachta éifeachtach - amhail tiomántáin mótair, feithiclí leictreacha (EVs), tuirbíní gaoithe, agus soláthairtí cumhachta neamh -inbhraite (UPS).
An chéad ghlúin: an bhunsraith a leagan
Bhí na chéad IGBTanna tráchtála le feiceáil go luath sna 1980idí. Ag an am, bhí innealtóirí leictreonaice cumhachta ag lorg feiste a d'fhéadfadh feidhmiú níos fearr ná BJTS, a bhí deacair a rialú, agus cumhacht MOSFETS , a raibh caillteanais ard seolta acu ag ardvoltais. Tógadh an chéad ghlúin IGBTanna go bunúsach ag baint úsáide as próisis monaraithe atá ann cheana féin ó BJTS agus MOSFETS, agus mar thoradh air sin bhí feistí le cumas blocála ardvoltais (600V-1200V) ach luasanna lasctha measartha mall.
Ceann de na saincheisteanna ba mhó a bhain le IGBTanna den chéad ghlúin ná an éifeacht “latch-up”-coinníoll ina bhféadfadh an IGBT dul isteach i stát gearr-chiorcaid millteach agus teip. Chuir an fhadhb seo teorainn le glacadh luath i gcórais chriticiúla, agus bhí ar innealtóirí ciorcad seachtrach a chur san áireamh chun an gléas a chosaint. Ina theannta sin, bhí na luasanna lasctha i bhfad níos moille i gcomparáid le cumhacht MOSFET, rud a chuir IGBTanna mí-oiriúnach le haghaidh feidhmeanna ardmhinicíochta.
In ainneoin na míbhuntáistí seo, bhí na buntáistí a bhaineann le tiomáint gheata éasca agus láimhseáil ardvoltais go leor chun a chinntiú go bhfuil áit an IGBT in iarratais ardchumhachta íseal-mhinicíochta cosúil le tiomántáin mhótair thionsclaíoch.
An dara glúin: uafás feabhsaithe agus iontaofacht
Faoi na 1990í luatha, chuaigh IGBTanna dara glúin isteach sa mhargadh. Thug na gléasanna seo aghaidh ar go leor de na hábhair imní a fuarthas ina réamhtheachtaithe, lena n-áirítear cosaint latch-up. Chuir monaróirí feabhas ar dhearadh na sraitheanna inmheánacha den IGBT chun éifeachtaí seadánacha nach dteastaíonn a laghdú agus chun limistéir oibriúcháin sábháilte a fheabhsú.
Sa ghlúin seo, thosaigh struchtúr an IGBT ag athrú ó dhearaí punch-trí (PT) go dearaí neamh-punch-trí (NPT). Thairg NPT IGBTs cumas gearr-chiorcaid níos fearr, cobhsaíocht theirmeach feabhsaithe, agus monarú níos éasca ag baint úsáide as próisis níos simplí. Bhí siad níos fulangacha freisin maidir le héagsúlachtaí teochta, rud a d'fhág go raibh siad níos iontaofa i dtimpeallachtaí crua.
Feabhas suntasach eile a bhí ann i bhfoirm sruthanna laghdaithe eireaball le linn múchta. Sa chéad ghlúin, ba chúis le hath -chomhdhlúthú na n -iompróirí iomarcacha sruthanna fada eireaball, rud a d'fhág go raibh caillteanais agus éifeachtúlacht laghdaithe ann. Le teicnící rialaithe ar feadh an tsaoil níos fearr, laghdaigh IGBTanna dara glúin na caillteanais seo agus cheadaigh siad athrú níos tapúla ná riamh.
Mar thoradh air sin, fuair IGBTanna dara glúin úsáid níos leithne i gcórais rialaithe mótair, soláthairtí cumhachta, agus córais coigilte fuinnimh i gcórais ardaitheoirí agus HVAC.
Tríú glúin: barrfheabhsú a dhéanamh ar luas agus ar éifeachtúlacht
Forbraíodh IGBTanna tríú glúin go déanach sna 1990idí agus go luath sna 2000í agus bhí siad mar phríomhphointe casadh in éabhlóid na teicneolaíochta. Rinneadh na gléasanna seo a bharrfheabhsú le haghaidh lascadh níos tapúla agus éifeachtúlacht níos airde, rud a chiallaíonn go raibh siad oiriúnach do raon níos leithne feidhmchlár - lena n -áirítear iad siúd a raibh minicíochtaí lasctha measartha ag teastáil uathu.
Ceann de na dul chun cinn ba shuntasaí ná úsáid na teicneolaíochta stad allamuigh (FS). Is éard atá i gceist leis an teicníc seo ciseal breise a chur in aice leis an mbailitheoir chun iomarca iompróirí a ionsú le linn casadh, a laghdaíonn sruth eireaball agus a luann suas ag athrú gan cur isteach ar chumas blocála voltais.
Chuir IGBTanna allamuigh an chuid is fearr den dá shaol ar fáil: d’fhéadfadh siad ardvoltas agus sruth a láimhseáil, agus d'oibrigh siad freisin le caillteanais lasctha i bhfad níos ísle. Mar gheall air seo, bhí siad oiriúnach d'iarratais ar nós inverters gréine, córais tarraingthe, agus táthairí - áit a bhfuil éifeachtúlacht fuinnimh agus sofhreagracht ríthábhachtach.
Ina theannta sin, tháinig feabhas ar theicneolaíocht phacáistithe. Thosaigh monaróirí ag comhtháthú dé -óidí agus ciorcaid chosanta laistigh de na modúil IGBT chun iad a dhéanamh níos dlúithe agus níos láidre. Chabhraigh sé seo le costas iomlán an chórais agus iontaofacht fheabhsaithe a laghdú, go háirithe in iarratais ar fhuinneamh feithicleach agus in -athnuaite.
An ceathrú glúin: Modúil dhlúth agus feidhmíocht theirmeach níos fearr
De réir mar a mhéadaigh na héilimh ar dhlús cumhachta, dhírigh an ceathrú glúin de IGBTanna ar láimhseáil reatha a mhéadú in aghaidh an limistéir aonaid agus ag an am céanna caillteanas cumhachta a laghdú agus feidhmíocht theirmeach a fheabhsú. Ní hamháin go raibh feabhsuithe ar an ábhar leathsheoltóra ach nuálaíochtaí i struchtúr na bhfeistí.
Thosaigh IGBTanna geata trinse ag athsholáthar dearaí geata planar. Cheadaigh na struchtúir trinse seo rialú níos fearr a dhéanamh ar an réimse leictreach taobh istigh den fheiste agus caillteanais laghdaithe seolta. Ina theannta sin, chabhraigh dul chun cinn i bpróifílí dópála astaírí agus bailitheora leis an gcomhbhabhtáil idir caillteanais seolta agus lasctha a mhionchoigeartú, rud a thug níos mó solúbthachta do dhearthóirí chun feistí a mheaitseáil le riachtanais iarratais.
Ina theannta sin, ghlac an comhtháthú pacáistithe agus modúl mór le chéile. Cheadaigh modúil il-sliseanna, tiománaithe geata comhtháite, agus teicneolaíochtaí fuaraithe leachtacha díreacha dlúis cumhachta i bhfad níos airde i loirg níos lú. Mar gheall ar na gnéithe seo, rinneadh an ceathrú glúin IGBTS mar rogha is fearr do thraenacha leictreacha, d'fheithiclí hibrideacha, agus do thionscadail bhonneagair fuinnimh cosúil le greillí cliste agus córais tarchuir cumhachta.
Modúil IGBT nua-aimseartha ardluais: An úrscothacht
Tá modúil IGBT an lae inniu níos tapúla, níos éifeachtaí, agus níos garbh ná riamh. A bhuíochas le hard-tanú tanaithe, struchtúir geata trinse ultra-fine, agus comhphacáistiú cairbíd sileacain (SIC) i roinnt dearaí hibrideacha, is féidir le modúil IGBT nua-aimseartha luasanna lasctha eisceachtúla a bhaint amach le caillteanais íosta.
I measc na bpríomhghnéithe de na modúil IGBT ardluais is déanaí tá:
Caillteanais lasctha ultra-íseal: Le húsáid a bhaint as dearaí geata stadanna agus trinse ardleibhéil, íoslaghdaíodh caillteanais lasctha, rud a fhágann go bhfuil siad oiriúnach d'iarratais a bhí ina bhfearann MOSFET go heisiach uair amháin.
Seoltacht ard teirmeach: Ag baint úsáide as ábhair cosúil le nítríd alúmanaim le haghaidh foshraitheanna agus nascadh copair dhírigh (DCB), bainistíonn modúil nua-aimseartha teas i bhfad níos éifeachtaí, ag leathnú an tsaoil agus ag feabhsú iontaofacht.
Scalability: Ceadaíonn ailtireachtaí modúlach anois do dhearthóirí modúil IgBT il a chairn nó a chomhthreomhar le haghaidh feidhmchlár ar scála meigeavata cosúil le tuirbíní gaoithe agus innill ghluaiste leictreacha.
Comhtháthú Chliste: Tagann modúil nua-aimseartha le braiteoirí ionsuite le haghaidh teochta, reatha, agus voltais, ag ceadú diagnóisic chliste, cothabháil thuarthach, agus rialú fíor-ama.
Tá iarratais ar nós stáisiúin mhuirearú DC tapa do EVs, traenacha ardluais, agus inbhéartaithe tionsclaíocha ardchumais ag brath go mór anois ar na modúil IGBT seo.
Todhchaí na Teicneolaíochta IGBT
Cé go bhfuil leathsheoltóirí bandgap leathan cosúil le Silicon Carbide (SIC) agus Gallium Nitride (GAN) ag tosú ag dul in iomaíocht le IGBTanna i réimsí áirithe, tá buntáistí láidre fós ag an IGBT maidir le costas, aibíocht agus stóinseacht. Is dócha go mbeidh modúil hibrideacha i gceist le forbairtí sa todhchaí a chomhcheanglaíonn IGBTanna agus dé -óidí SIC nó a úsáideann teicnící déantúsaíochta nua fiú mar phriontáil leathsheoltóra breiseáin.
Thairis sin, beidh córais rialaithe IGBT ag éirí níos digití agus níos sainiúla do bhogearraí, le córais monatóireachta Feabhsaithe AI ar féidir leo patrúin lasctha a choigeartú go hoiriúnach le haghaidh éifeachtúlachta agus saolré is fearr.
De réir mar a leanann an brú domhanda le haghaidh leictriúcháin, go háirithe in earnálacha feithicleach agus in-athnuaite, fanfaidh IGBTanna mar chroí-bhloc tógála i gcórais chomhshó cumhachta mheánmhéide agus ardvoltais.
Imreoir iontaofa i IGBT Nuálaíocht: Jiangsu Donghai Semiconductor Co., Ltd.
I measc na gcuideachtaí a chuireann go gníomhach le dul chun cinn na teicneolaíochta IGBT, tá Jiangsu Donghai Semiconductor Co. Le fócas ar sceallóga agus modúil IGBT ardfheidhmíochta a fhorbairt, tá ról ríthábhachtach ag an gcuideachta i dtacú le tionscail ó iompar leictreach go fuinneamh cliste agus uathoibriú tionsclaíoch.
Comhcheanglaíonn Semiconductor Jiangsu Donghai saineolas ábhair dhomhain le próisis mhonaraithe ardleibhéil chun réitigh IGBT iontaofa, éifeachtúla agus ardluais a tháirgeadh. De réir mar a fhásann an t-éileamh ar mhodúil chumhachta dhlúth, durable, agus ardéifeachtúlachta, tá cuideachtaí ar nós Jiangsu Donghai riachtanach chun an chéad ghlúin eile de theicneolaíocht IGBT a sheachadadh chun todhchaí níos inbhuanaithe agus níos leictrithe a chumhachtú.
