新能源汽車IGBT模塊中MOS管的關(guān)鍵作用

行業(yè)背景

隨著新能源汽車技術(shù)的普及，對(duì)電力控制系統(tǒng)IGBT的需要也隨之提升，自2020年IGBT全球短缺以來，國產(chǎn)替代IGBT研發(fā)制造興起，目前多數(shù)企業(yè)依賴外購品牌加部分國產(chǎn)替代方案。今天咱們重點(diǎn)講講新能源汽車IGBT中的關(guān)鍵分立器件——MOS管，到底是如何促進(jìn)IGBT的電力控制。

新能源汽車的IGBT構(gòu)成

IGBT是新能源汽車電力控制系統(tǒng)的核心，作為一種復(fù)合全控型功率半導(dǎo)體器件，是新能源汽車必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。其內(nèi)部集成MOSFET柵極結(jié)構(gòu)和BJT輸出級(jí)，核心元件有IGBT芯片、續(xù)流二極管FWD、DBC基板、散熱基板等。IGBT有著高耐壓、大電流、低損耗、可靠性等性能優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于高電壓、大電流的能源轉(zhuǎn)換與控制，其中少不了MOS管的作用。

MOS管在IGBT的應(yīng)用

MOS管是IGBT的關(guān)鍵組成部分，有電壓控制、高頻開關(guān)、電氣隔離三大核心功能，在IGBT里扮演“指揮官&保鏢”的角色，詳情可見以下內(nèi)容：

1、遙控開關(guān)：柵極控制與電壓驅(qū)動(dòng)

IGBT本身能承受高電壓和大電流，但是反應(yīng)慢控制費(fèi)勁，MOS管柵極加壓后導(dǎo)通，可以給內(nèi)部的BJT雙極型晶體管發(fā)信號(hào)，就可以以微安級(jí)電流控制IGBT，實(shí)現(xiàn)低功耗驅(qū)動(dòng)和降低整體導(dǎo)通壓降（1.5-2.5V）。

2、提速與省電：快速開關(guān)與高頻特性

MOS管的開關(guān)時(shí)間反應(yīng)快（10納秒級(jí)），如變頻器快速調(diào)速可以讓IGBT在10-100kHz頻率下工作；MOS導(dǎo)通時(shí)，IGBT導(dǎo)通壓降降低至1.5-2.5V，比直接用BJT還省電。通過微溝槽技術(shù)等方式可優(yōu)化MOS管結(jié)構(gòu)，能讓IGBT關(guān)斷更快，減少漏電流，降低損耗達(dá)20%

3、安全防護(hù)：隔離與保護(hù)功能

MOS管的氧化層是絕緣材質(zhì)（如SiO?），可以提供高輸入阻抗（10?Ω以上），把低壓端的控制電路和IGBT的高壓端隔離開來，避免短路漏電。而智能驅(qū)動(dòng)電路一旦檢測到MOS管狀態(tài)過壓、過流，就會(huì)讓MOS管關(guān)斷，保護(hù)IGBT不被燒壞。

MOS管產(chǎn)品選型推薦

MOS管的選擇直接影響到IGBT模塊的質(zhì)量把控，在進(jìn)行MOS管選型需考慮四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：導(dǎo)通電阻、耐壓值、開關(guān)速度和性能一致性。因此，合科泰半導(dǎo)體產(chǎn)品選型推薦如下。

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審核編輯 黃宇