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IGBT中文稱“絕緣柵雙極型晶體管”，你可以把它理解為一個(gè)開(kāi)關(guān)，用在電壓幾十到幾百伏、電流幾十到幾百安的強(qiáng)電上。這時(shí)候你可能會(huì)想到，這個(gè)電壓電流的量級(jí)，不就是我們?nèi)粘＜矣秒姷牧考?jí)嗎？但家里的電燈開(kāi)關(guān)是用實(shí)體按鈕控制的，IGBT不用機(jī)械按鈕，是由計(jì)算機(jī)控制的。

我們?nèi)粘Ｉ钪校褂玫亩际墙涣麟?，發(fā)電廠發(fā)出來(lái)的都是交流電，但如果你想給電動(dòng)車充電，必須把交流變成直流才能充進(jìn)去，IGBT正好就能實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，電池放電的時(shí)候，通過(guò)IGBT把直流電轉(zhuǎn)變成交流電機(jī)使用的交流電。這是IGBT的一個(gè)功能：交流直流互轉(zhuǎn)。

IGBT其實(shí)離我們并不遙遠(yuǎn)，就算你家里沒(méi)有汽車，有些很常用的東西里也有IGBT，比如電磁爐和變頻空調(diào)。這涉及到IGBT的另一個(gè)功能，變頻。比如電磁爐需要把普通的50赫茲交流電變成20-40千赫茲的高頻交流電。

當(dāng)然它也是變壓器的組成部分。

所以IGBT是一個(gè)很“均衡強(qiáng)勢(shì)”的東西，雖然上面說(shuō)的幾個(gè)功能使用逆變器、整流器、變壓器等也能實(shí)現(xiàn)，但一是他們不能承受那么高的電壓，二是開(kāi)關(guān)速度沒(méi)有IGBT快，IGBT一秒鐘可以開(kāi)關(guān)幾萬(wàn)次。

IGBT主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域中以下幾個(gè)方面：

◆1. 電控系統(tǒng) 大功率直流變交流（逆變器的功能）后驅(qū)動(dòng)汽車電機(jī)；

◆2. 車載空調(diào)控制系統(tǒng) 小功率直流/交流逆變；

◆3. 充電樁 智能充電樁中IGBT模塊被作為開(kāi)關(guān)使用；

▲ 比亞迪車規(guī)級(jí)IGBT模組

上面說(shuō)了IGBT可以承受高電壓、可以變頻、可以控制交直流轉(zhuǎn)換、可以變壓，也就是說(shuō)現(xiàn)在有了電壓、頻率都受控制的強(qiáng)電，這個(gè)強(qiáng)電就可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車、高鐵等交通工具的電機(jī)。

據(jù)悉，IGBT約占電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本的一半，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占整車成本的15-20%，也就是說(shuō)IGBT占整車成本的7-10%，是除電池之外成本第二高的元件，也決定了整車的能源效率。

▲ 2016-2020年IGBT應(yīng)用收入

不僅是新能源車，直流充電樁和高鐵的核心也是IGBT管，直流充電樁30%的原材料成本就是IGBT。電力機(jī)車一般需要 500 個(gè) IGBT 模塊，動(dòng)車組需要超過(guò) 100 個(gè) IGBT 模塊，一節(jié)地鐵需要 50-80 個(gè) IGBT 模塊。

著名的IGBT供應(yīng)商是英飛凌，它幾乎壟斷了處日系廠商外所以電動(dòng)車的IGBT，而日系比如豐田，其混動(dòng)車的IGBT都是自己完成的，也是全球唯一能自產(chǎn)IGBT的廠商。

這回你明白比亞迪實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)IGBT的意義了吧。

其實(shí)碳化硅（SiC）是下一代IGBT，碳化硅“取代”IGBT只是正常的技術(shù)上的更迭。碳化硅的優(yōu)勢(shì)很明顯，近其通態(tài)阻抗（就是半導(dǎo)體器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻）為通常硅器件的十分之一，本身發(fā)熱量小,導(dǎo)致用其制作的器件的導(dǎo)熱性能極優(yōu)。還有,碳化硅功率器件可在400℃的高溫下正常工作。其可利用體積微小的器件控制很大的電流。工作電壓也高得多。

▲ 比亞迪 SiC 模塊

碳化硅的研究依舊是日本人領(lǐng)先，比如三菱等大廠現(xiàn)在可以做到量產(chǎn)碳化硅元件，豐田在2013年就 建立了碳化硅半導(dǎo)體試制線，預(yù)計(jì)2021年旗下的混動(dòng)車和氫燃料電池車就全面使用碳化硅。不過(guò)比亞迪也很努力了，他們已經(jīng)成功研發(fā)了SiC MOSFET，有望于2019年推出搭載SiC電控的電動(dòng)車。預(yù)計(jì)到2023年實(shí)現(xiàn)SiC基車用功率半導(dǎo)體對(duì)硅基IGBT的全面替代。

目前限制SiC應(yīng)用主要是兩方面，第一個(gè)當(dāng)然是價(jià)格，其價(jià)格是傳統(tǒng)Si型IGBT的6倍。其次是電磁干擾，當(dāng)然也有工藝方面等難以攻克的問(wèn)題。

好的，以上就是IGBT和其下一代碳化硅的基本信息，其實(shí)這些內(nèi)容更多的涉及到新材料、半導(dǎo)體等方面的知識(shí)在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，所以我們十分歡迎更加專業(yè)的朋友們?cè)谠u(píng)論區(qū)交流，大家一起學(xué)習(xí)吧。