IGBT：新能源汽车的核心

随着新能源汽车（NEV）的崛起，绝缘栅双极晶体管（IGBT）已成为这一领域的核心元件。目前我国新能源汽车快速发展已经使IGBT已成为我国最重要的应用领域，占据约30%的市场份额。以特斯拉Model X为例，它使用了132个IGBT管，其中96个用于后部电机，36个用于前部电机，IGBT占了电机驱动系统成本的约一半，突显了它在新能源汽车成功中的至关重要性。

​
 

认识IGBT

 

IGBT代表绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor），它实质上可以被看作是MOSFET和三极管的结合体。

 

三极管：是一种受电流控制的晶体管，通过在基极施加微小电流，允许较大电流在集电极与发射极之间流动。主要用于电路中的放大和开关功能。

优点：拥有众多载流子，低导通电阻。

缺点：采用电流控制方式，需要较大的驱动电流。

 

MOSFET：则是一种带有绝缘氧化层的晶体管，这一特点赋予了它极高的输入阻抗。这种绝缘氧化层位于金属栅极与通道之间，使得它的栅源电压（VGS）能够控制通道中“感应电荷”的数量，从而改变电荷的导电通道状态，进而实现对漏极电流的控制。

优点：具有极高的输入阻抗，几乎不消耗驱动电流。

缺点：导通电阻较大。

 

在一些高电压、高电流驱动场景中，如何选择适当的器件成为一项挑战。任何器件的缺点都不容忍在高效电路中存在，因为它们会显著影响电路效率，并产生难以克服的热量，从而影响整个产品的寿命。

 

IGBT被广泛应用

 

IGBT（绝缘栅双极晶体管）是一种重要的功率半导体器件，它在各种应用领域中被广泛应用，同时也被称为功率电子设备的“CPU”。它主要应用于航空航天、医疗设备通、轨道交通、电力电子、电动汽车以及各种新能源设备等领域。

 

IGBT新能源汽车的核心组件

 

电机驱动应用：新能源汽车的引擎通常采用三相异步交流电机，而电池供电却是直流电。这就需要IGBT的帮助，IGBT的电路可以将直流电转化为交流电，以推动电机的旋转。不仅如此，这一电路还在控制电机的频率和电压转换中发挥关键作用，使车辆能够适应不同驾驶情况。

 

车载空调应用：电动车的电池提供的是直流电，而空调需要交流电才能运转。IGBT的逆变器就派上用场，它可以将电池提供的直流电转化为空调所需的交流电，从而使空调正常工作。

逆变器：有些新能源汽车还可以输出外部的220V/50Hz交流电，这对于户外活动或紧急情况非常有用。这一过程中同样需要IGBT的支持，它通过逆变器电路将电池提供的直流电变成可用的交流电。可以说，IGBT在这个过程中是不可或缺的。

 

充电桩应用：我们通常用的电是交流电，而电池需要直流电。这时候，它能通过电源转换电路，将家用电源的交流电变成电池所需的直流电。而对于那些需要高功率快速充电的电动车，比如特斯拉，更得依赖IGBT将电网的交流电转换成高效的直流电，以迅速充满电池。

 

 

动能回收系统：一些电动车配备了动能回收系统，它们能将制动时产生的能量转化为电能，然后存储到电池中。IGBT用于管理这一过程。

 

IGBT作为功率半导体器件，在电动汽车领域发挥着核心作用。它的性能直接影响着电能传输的速度。这些小小的器件在电动汽车的性能和效率方面发挥了不可或缺的作用，为我们提供了更智能、更环保的出行方式。