Микросхемы силовые

Модуль IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) представляет собой устройство, необходимое для использования инвертора во многих типах промышленного оборудования. С 1990 года появление данных компонентов привело к тенденции на использование больших токов и высокого напряжения. Структура микросхемы также эволюционировала от плоской планарной до структуры с траншейным затвором.

Типы IGBT-модулей

На рынке представлены силовые модули IGBT с различными топологиями, номинальным током и номинальным напряжением. Модули IGBT от 4 до 1400 А с классами напряжения от 600 до 1700 В используются в различных приложениях. В них используются ключевые технологии, такие как спекание и пружинные или прессовые контакты для быстрой и легкой сборки.

Доступные топологии включают:

• CIB (преобразовательно-инверторный тормоз);
• полумост; 
• Н-мост. 

Всего представлено несколько пакетов и уровней, охватывающие все области применения. В этих топологиях новейшие микросхемы IGBT часто сочетаются с технологией CAL-диодов.

Новейшие IGBT поколения 7 теперь доступны в силовых модулях. Они обеспечивают более высокую плотность мощности и устанавливают новый стандарт, особенно в электроприводах и солнечных батареях.
Что собой представляет силовая микросхема

Силовые транзисторы IGBT (инверторы) необходимы для преобразования электричества из одной формы в другую, чтобы его можно было удобно и безопасно использовать во многих вещах, которые мы эксплуатируем в нашей повседневной жизни, в том числе кондиционерах, холодильниках, электромобилях и многом другом.

Модули IGBT были разработаны для использования в качестве переключающих элементов силовых преобразователей приводов с регулируемой скоростью для двигателей, источников бесперебойного питания и т.д. IGBT — это полупроводниковый прибор, который сочетает в себе высокую скорость переключения мощного полевого МОП-транзистора с возможностями биполярного транзистора по работе с высоким напряжением/сильным током.

Устройство представляет собой силовой полупроводниковый прибор с тремя выводами, используемый в основном в качестве электронного переключателя. Эти компоненты, интегрированные как часть силового модуля IGBT, идеально подходят для современных электронных устройств, благодаря их способности быстро включать и выключать поток энергии.

Силовой модуль IGBT представляет собой сборку и физическую упаковку нескольких силовых полупроводниковых кристаллов IGBT в одном корпусе.

IGBT используются в электромобилях, поездах с частотно-регулируемыми приводами (VFD), холодильниках с регулируемой скоростью, балластах для ламп, кондиционерах, военных устройствах и практически любом оборудовании, требующем высокоскоростного переключения тока.

Что делает модуль IGBT?

Силовой модуль IGBT функционирует как переключающий механизм, позволяющий быстро при необходимости переходить от постоянного тока к переменному и в обратном порядке. 

Это преобразование энергии важно для правильной работы приложений. Например, для привода электродвигателя необходим трехфазный переменный ток. С другой стороны, все системы хранения электроэнергии (аккумуляторы) нуждаются в постоянном токе. Силовые IGBT играют неотъемлемую роль в этом.

IGBT и электромобили

Силовые микросхемы IGBT, которые также часто принято называть инверторами, считаются «сердцем» электрифицированной трансмиссии.

Подобно человеческому сердцу, распределяющему через кровеносную систему нужные организму вещества по всему телу, эти модули функционируют так, что доставляют энергию в необходимые узлы электроприводов электромобилей.

В электрифицированной трансмиссии силовые ключи igbt распределяют и преобразуют постоянный ток от аккумулятора автомобиля в переменный ток для потребления электрическим мотором, тем самым приводя в движение силовую установку транспортного средства. Это делает силовой модуль критически важным компонентом для повышения энергоэффективности и увеличения запаса хода батареи для электромобилей.

Что находится внутри силового модуля IGBT?

Типичные элементы IGBT-модуля могут включать в себя: несколько плат силового модуля, пластиковый корпус, радиатор, слои силикона и/или клея и слой геля (для рассеивания тепла). 

Затем все это помещается внутрь сборки корпуса, и части сборки соединяются вместе, чтобы создать окончательный собранный блок.

Платы

Плата силового модуля, которая обычно представляет собой медную подложку с прямым соединением (подложки DBC обычно используются в силовых модулях из-за их очень хорошей теплопроводности), требует нескольких типов кристаллов и заготовок для припоя. 

Процессы могут включать в себя: присоединение кристалла IGBT, присоединение кристалла диода, присоединение кристалла SCR (кремниевого управляемого выпрямителя) или тиристора, присоединение преформы припоя, а также размещение конденсатора и резистора.

Сборка модуля IGBT

Платы (обычно 3 входят в 1 блок IGBT) являются лишь частью общего модуля. Все отдельные части необходимо собрать вместе, а затем интегрировать в окончательный корпус. Процессы автоматизации нестандартной формы могут включать в себя: 

1. Размещение выводной рамки.
2. Размещение DBC.
3. Размещение выравнивателя.
4. Крепление радиатора.
5. Сборку слоя геля.

Окончательная сборка корпуса

Для завершения окончательной компоновки и конфигурации блока IGBT потребуется нанести силикон и гель, поместить модульную часть IGBT в окончательный корпус и соединить верхнюю и нижнюю часть вместе, вставив и закрутив винты.

Большинство ведущих производителей силовых модулей предлагает множество вариантов и модификаций, независимо от того, какие характеристики и какие конструктивные особенности требуются потребителю. Доступны самые разнообразные сборки, например, можно купить силовой модуль IGBT на несколько типов компонентов, несколько типов корпусов компонентов, для ограниченного пространства установки и т.д.