IGBT的中文全名為“絕緣柵雙極型晶體管”,是一種新型功率半導體器件。南車株洲所IGBT事業部總經理劉國友告訴記者,不同功率等級的IGBT芯片有不同的尺寸大小,一般來說,功率等級越高,芯片的尺寸就會越大。以8英寸IGBT芯片為例,它在一個直徑為20厘米的圓薄片上,排列有128個芯片,每個芯片的大小大約3平方厘米,相當于一個成人拇指指甲的大小。
“雖然這東西樣子不大,但內部結構很復雜!”劉國友解釋說,在這樣一個指甲大小、兩根頭發絲厚的小小芯片里面,并聯擺放著6萬個被稱作“元胞”的基本單元。就是這樣一個小小的芯片,能夠在1秒鐘完成一百萬次開關動作,實現電流快速轉化。
通俗地說,通過IGBT芯片的作用,可以對復雜、敏感的電壓或電流實現靈活控制。如果我們把無形的“電”視為有形的水,電流即水流、電壓即水壓。人們可以通過控制閘門的開啟和關閉,達到改變水的流向和大小的目的;同樣,IGBT在電力裝置中就像一道閘門,通過它可以控制流經各種電力設備中的電能,使電能利用更加合理、高效。
作為電機控制和功率半導體器件首選器件,IGBT被廣泛應用于軌道交通、航空航天、船舶驅動、新能源電動汽車、風力發電、太陽能發電、高壓變頻、工業傳動及電力傳輸等多個重要行業和領域。而在日常生活中,IGBT也不可少。比如變頻空調,就是利用IGBT裝置對電能進行優化控制,使空調能更加智能、人性化地運行,還可節省30%左右的電能。
南車株洲所擁有大功率IGBT產業化基地建設項目中的8英寸IGBT芯片生產線也是國內首條在建的最大尺寸IGBT芯片生產線。其中產業化基地建設項目于2010年啟動,2013年8月完成主體工程建設并順利實現首臺設備搬入。項目占地面積120畝,建筑面積5.4萬平方米,總投資15億元人民幣,是迄今中國南車最大的單筆投資建設項目。“我們配置了5000多平米的高標準凈化廠房。”南車株洲研究所戰略發展部部長彭華文介紹,由于產品對生產環境的要求極其苛刻,配套設施如空氣凈化系統、濕溫度控制系統、純水處理系統都將采用世界一流的技術裝備。
目前,首批IGBT產品已于6月正式下線,建成后將具備年產12萬片8英寸IGBT芯片和100萬只IGBT模塊的封裝和測試能力,達產后年產值可超過20億元,其產業規模和技術實力均超過國內已有水平,達到國際領先水平。屆時,中國南車將完全自主實現電力電子器件技術及產業跨越式發展,躋身世界大功率IGBT器件技術及產業化制一流梯隊。
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