提示：扫一扫查出行【扫一扫了解最新限行尾号】
复制提示
高铁中的 IGBT 是什么?都在哪些领域有应用?
IGBT就是一个由晶体管实现的电路开关。当其导通时，可以承受几十到几百安培量级的电流；当其关断时，可以承受几百至几千伏特的电压。
家庭方面的主要应用比如变频空调、电磁炉，微波炉，还有就是电脑电源的主动pfc还有UPS。工业方面应用主要用于各种电机驱动。
IGBT作为晶体管的一种，它不用机械按钮，而是由别的电路来控制的。具体点说，IGBT的简化模型有3个接口，有两个（集电极、发射极）接在强电电路上，还有一个接收控制电信号，叫作门极。给门极一个高电平信号，开关（集电极与发射极之间）就通了；再给低电平信号，开关就断了。
给门级发出控制指令的电路称为控制电路，你可以理解为是一种“计算机”，只不过实际用的“计算机”通常是单片机或者是叫作DSP的微处理器，擅长处理数字信号，比较小巧，甚至对于一些很基本的应用，可能靠一些简单的芯片和电路就可以实现控制，无需编程。
但要注意的是，门级所谓数字信号的电压也需要10到20伏特，所以在控制电路和IGBT之间还需要一个小的“驱动电路”来进行信号的转换。
IGBT的特点可以从其全称中了解一二：绝缘栅双极晶体管。
所谓绝缘栅，是指IGBT与MOSFET类似，作为控制的门级和功率电路部分是绝缘的，之间没有通过导体或半导体电气连接。门级只要出现一定的电压，在半导体内部形成一定的电场，就可以实现IGBT的导通。
有了绝缘栅，在开关时，只需要在IGBT切换状态的瞬时间内给门级注入/抽取一点能量，改变内部电场，就可以改变IGBT的工作状态。这个过程很容易做的非常快速，这也是IGBT、功率MOSFET的最大开关速度较高的原因之一。
相比之下，普通的三极管（BJT）中，控制极需要有持续的电流才能维持导通，而且当主功率电路中的电流较大时，这个电流也必须相应地变得比较大才能支持这样的电流。
相关问答
Q1: 高铁芯片是几纳米
28纳米。“高铁芯片”是指高铁芯集成电路高铁igbt，控制着一列高铁有序运行的机器大脑。高铁上使用的IGBT芯片高铁igbt，是一种双极型晶体管高铁igbt，具有绝缘栅的设计高铁igbt，支持高铁动车组牵引电传动系统，这相当于高铁的心脏，是非常重要的核心构件。除了CPU、GPU、AI等需要高功耗的芯片外，其余工业芯片均采用28nm以上的“高铁芯片”，如电视、空调、汽车、高铁、火箭、卫星的制造等。
Q2: 国产高铁IGBT芯片技术崛起，打破国外多年垄断
在视频开始之前，小鲸先问问大家：
你们觉得电动车里面，最核心的部件是什么？
给大家几个选项
1.电池
2.电机
3.其他部件
我目测选2的人会比较多，那么先恭喜你们答对了！
但是电机里面最核心的部件，你知道是什么？
嗯，它就是咱们这一期视频的主角-IGBT芯片。
那么IGBT究竟是何方神圣？
所谓IGBT就是绝缘栅双极型晶体管。
它是由BJT，也就是双极结型晶体三极管 和MOS，也就是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。
是不是听的有点晕？
首先小鲸先给大家科普下，半导体器件分类。
它主要有两种分类方法，是否可控和驱动方式。
是否可控里面又细分：
不可控型，也就是不能用控制信号控制其通断，比如普通功率二极管。
半控型，也就是可以控制导通，但是不能控制关断，比如普通晶闸管。
全控型，也就是可以控制其导通和关断，比如IGBT。
驱动方式方面，又分为电流驱动，也就是可以通过电流信号控制导通和关闭，比如三极管BJT。
电压驱动，也就是可以通过电压信号控制导通和关闭，比如IGBT。
细心的粉丝可能注意到，小鲸我前面说到IGBT是晶体管呀，那么它算不算芯片呢？
咱们拿华为麒麟990 5G芯片来举例。
它的芯片面积为113.31平方毫米，这么小的地方集成了多达103亿个晶体管。
可以看到芯片是由大规模晶体管组成的，所以严格来说，单个IGBT不能归为芯片，而是功率半导体器件。
现在一般说IGBT芯片，是指包括了IGBT功率器件和其他很多东西组成的。
IGBT的主要工作是控制和传输电能。
它可以处理6500W以上的功率，并且工作时可以在短短1秒的时间内，实现10万次电流开关动作。
千万不要小看它这个功能哦！
目前的电动车，之所以不需要设计复杂的发动机与变速箱等机械系统，IGBT的存在,可谓大功一件。
并且IGBT芯片，和咱们日常提到的7nm,5nm集成电路芯片一样，也是国家02专项的重点扶持项目。02专项就是指"十二五"期间国家16个重大技术突破专项中的第二位。
也就是说，这块芯片是目前功率电子器件里技术最先进的产品。
就拿我们常用的电脑举个例子。
电脑想要做高速运算的话，它需要CPU。
那像咱们高铁或者电动车这样的驱动，也是需要一种器件，去作为电流的变换，而IGBT就是作为电能变换的这么一个CPU。
据统计，我国发电总量的60%都用在了各类电机上。
如果采用IGBT器件对电机进行变频调速，电机耗费的电能可以节能大约1/3，即可节约全国总发电量的20%，相当于新建5个三峡大坝的效能。
根据工作电压的高低，IGBT 模块一般被划分为三类。
低压600V以下
中压600V-1200V
高压 1700V-6500V
低压IGBT模块一般用于消费电子、 汽车 零部件领域。
中压IGBT模块一般用于新能源 汽车 、工业控制、家用电器等领域。
高压IGBT模块一般用于轨道交通、新能源发电、智能电网等领域。
在电动车方面，IGBT成为电动车电驱系统的大头，成本直接占去了一半。
而电驱系统在电动车整车的成本占比约为15-20%，这意味着单单是IGBT就占去了整车成本的7-10%。
IGBT有多重要？
举个形象的比喻，它就好像管你寝室供电的宿管大爷。
什么时候给电，什么时候拉闸，大爷轻车熟路。具体给多少电大爷也管，你要是用电不规范，偷偷用大功率电器，通报批评没商量。
具体来说，IGBT可以直接控制直流、交流电的转换。决定了驱动系统的扭矩以及最大输出功率。所以你这车加速能力怎样，最高时速多少，能源效率如何全看它。
举个例子：
比如在电动 汽车 特斯拉Model 3上面，提供电源的是密密麻麻的电池，这些电池提供400伏直流电。
而电动车的电机转动必须用交流电，通过改变电机交流电的频率来改变电机的转速，从而精准的控制车辆行驶的速度和加速能力，这背后都是IGBT的功劳。
再比如高铁上面。
在火车运行中，要在短时间内将速度从零提升到300公里以上，或者在极短的时间内将正在高速行驶的列车平稳停下来。
这看似简单的加速、减速过程，背后需要一系列相关传动设备，牵引变流器以及其他电动设备的配合才行。而这就需要确保各种设备所需的电流、电压极为精准可靠。
在目前技术条件下，只有大功率的IGBT，才能满足这一苛刻要求。
而且在减速过程中，通过IGBT的作用，还可以将列车减速产生的能量转为电能回馈给电网。
可以说，IGBT的装置就是列车运行的"心脏"。
那么IGBT的研发难不难？
跟传统手机芯片研发一样。
IGBT 行业的上游产业主要包括半导体材料，比如硅片、光刻胶等等。以及相关设备比如光刻机、刻蚀机等等。
IGBT行业根据芯片制造的工序，又可依次划分为芯片设计、晶圆制造、模块封装与测试三个环节。
不过，IGBT芯片相较于手机芯片的制造工艺及设备来说，要求没有这么高。
另外不同功率等级的IGBT芯片，也有不同的尺寸大小。一般来说，功率等级越高，芯片的尺寸就会越大。
目前IGBT 产品最具竞争力的生产线是8英寸和12 英寸。
世界最为领先的厂商是德国英飞凌，已经在12英寸生产线量产IGBT 产品。
国内晶圆的生产企业绝大部分，还停留在6 英寸产品的阶段。目前国内实现8英寸产品量产的有深圳比亚迪、株洲中车时代和华虹宏力。但其产品良率与国际龙头相比还存在一定差距。
最后是IGBT行业的下游产业。
它包括广泛的各细分应用市场，IGBT 在工业控制、新能源 汽车 ，消费电子、电力储能、轨道交通，家用电器等领域均有大量应用。
IGBT的技术，过去长期被极少数经济发达国家所垄断。
比如我国机车车辆使用的IGBT模块都要从德国、日本进口，特别是在高等级的IGBT器件上。
2008年我国的第一条高铁京津城际铁路开通，随后又开通了更多的高铁线路，对IGBT的需求成倍增加。
一个8列标准动车组就需要152个IGBT芯片，光这个芯片的成本就高达将近两百万元，每年中国高铁制造需要向国外采购十万个以上IGBT模块，采购资金超过12亿元人民币。
2014年6月，经过6年的不懈努力，由我国自主研制并具有完全知识产权的8英寸IGBT芯片成功下线。
打破了大规模半导体没有自主芯片的 历史 ，预示着我们的高铁拥有了第一颗"中国芯"。
最后小鲸我想说：
十多年前，IGBT芯片基本是欧洲和日本的天下。
高铁用的IGBT被日本三菱重工垄断，电动车的IGBT被德国英飞凌垄断。
而如今国内各类企业开始加紧，对IGBT芯片进行自主研发。其中比较有名的就是深圳比亚迪，株洲中车时代电气，杭州士兰微等等。
目前复兴号所涉及的高速动车组的254项重要标准中，中国标准占到了84%。
高铁跑得快，全靠电机带。
其中复兴号的心脏也就是牵引电机。它拥有1152个IGBT芯片，这种能让高铁平稳运行的芯片，目前株洲中车自主研发的生产线，每年可以生产50万个。
中国中车生产的IGBT芯片，不仅可以满足自己的需求，还可以达到出口国外的标准，也已达到世界一流水平。
不得不说，中国标准的意义就在于每一项核心突破，拉动的都是整个体系的升级。而一个个体系的升级，最终使得中国制造走向全球。
高铁igbt的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于高铁igbt芯片株洲、高铁igbt的信息别忘了在本站进行查找喔。
