IGBT最常见的形式其实是模块(Module),而不是单管。模块的3个基本特征:
多个芯片以绝缘方式组装到金属基板上;
空心塑壳封装,与空气的隔绝材料是高压硅脂或者硅脂,以及其他可能的软性绝缘材料;
同一个制造商、同一技术系列的产品,IGBT模块的技术特性与同等规格的IGBT 单管基本相同。
模块的主要优势有以下几个:
多个IGBT芯片并联,IGBT的电流规格更大。
多个IGBT芯片按照特定的电路形式组合,如半桥、全桥等,可以减少外部电路连接的复杂性。
多个IGBT芯片处于同一个金属基板上,等于是在独立的散热器与IGBT芯片之间增加了一块均热板,工作更可靠。
一个模块内的多个IGBT芯片经过了模块制造商的筛选,其参数一致性比市售分立元件要好。
模块中多个IGBT芯片之间的连接与多个分立形式的单管进行外部连接相比,电路布局更好,引线电感更小。
模块的外部引线端子更适合高压和大电流连接。同一制造商的同系列产品,模块的最高电压等级一般会比IGBT 单管高1-2个等级,如果单管产品的最高电压规格为1700V,则模块有2500V、3300V 乃至更高电压规格的产品。
晶圆上的一个最小全功能单元称为Cell,晶圆分割后的最小单元,构成IGBT 单管或者模块的一个单元的芯片单元,合称为IGBT的管芯。
一个IGBT管芯称为模块的一个单元,也称为模块单元、模块的管芯。模块单元与IGBT管芯的区别在最终产品,模块单元没有独立的封装,而管芯都有独立的封装,成为一个IGBT管。
近来还有一种叫IPM的模块,把门级驱动和保护电路也封装进IGBT模块内部,这是给那些最懒的工程师用的,不过工作频率自然不能太高咯。
单管的价格要远低于模块,但是单管的可靠性远不及模块。全球除特斯拉和那些低速电动车外,全部都是使用模块,只有特斯拉对成本的重视程度远高于对人命的重视程度。
特斯拉Model X使用132个IGBT管,由英飞凌提供,其中后电机为96个,前电机为36个,每个单管的价格大约4-5美元,合计大约650美元。
如果改用模块的话,估计需要12-16个模块,成本大约1200-1600美元。特斯拉使用单管的原因主要是成本,尤其是其功率比一般的电动车要大不少,加上设计开发周期短,不得不采用单管设计。
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