智能功率模塊內部功能機制編輯IPM內置的驅動和保護電路使系統(tǒng)硬件電路簡單、可靠，縮短了系統(tǒng)開發(fā)時間，也提高了故障下的自保護能力。與普通的IGBT模塊相比，IPM在系統(tǒng)性能及可靠性方面都有進一步的提高。保護電路可以實現(xiàn)控制電壓欠壓保護、過熱保護、過流保護和短路保護。如果IPM模塊中有一種保護電路動作，IGBT柵極驅動單元就會關斷門極電流并輸出一個故障信號(FO)。各種保護功能具體如下:(1)控制電壓欠壓保護(UV):IPM使用單一的+15V供電，若供電電壓低于12．5V，且時間超過toff=10ms，發(fā)生欠壓保護，***門極驅動電路，輸出故障信號。(2)過溫保護(OT):在靠近IGBT芯片的絕緣基板上安裝了一個溫度傳感器，當IPM溫度傳感器測出其基板的溫度超過溫度值時，發(fā)生過溫保護，***門極驅動電路，輸出故障信號。(3)過流保護(OC):若流過IGBT的電流值超過過流動作電流，且時間超過toff，則發(fā)生過流保護，***門極驅動電路，輸出故障信號。為避免發(fā)生過大的di/dt，大多數(shù)IPM采用兩級關斷模式。大家使用的是單向晶閘管，也就是人們常說的普通晶閘管，它是由四層半導體材料組成的。中國臺灣IGBT模塊供應商

全球IGBT市場由英飛凌（32%）、富士電機（12%）和三菱電機（11%）主導，但中國廠商正加速替代。斯達半導的第六代FS-Trench型IGBT已批量用于高鐵牽引系統(tǒng)，耐壓達3.3kV，損耗比進口產品低15%。中車時代電氣的8英寸IGBT生產線產能達24萬片/年，產品覆蓋750V-6.5kV全電壓等級。2022年中國IGBT自給率提升至22%，預計2025年將超過40%。下游需求中，新能源汽車占比45%、工業(yè)控制30%、可再生能源15%。資本層面，聞泰科技收購安世半導體后，車載IGBT模塊通過AEC-Q101認證，進入比亞迪供應鏈。湖北IGBT模塊現(xiàn)價焊接g極時，電烙鐵要停電并接地，選用定溫電烙鐵合適。當手工焊接時，溫度260±5℃.時間（10±1）秒。

IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊是一種復合全控型功率半導體器件，結合了MOSFET的高輸入阻抗和BJT的低導通壓降優(yōu)勢。其**結構由四層半導體材料（N-P-N-P）組成，通過柵極電壓控制集電極與發(fā)射極之間的導通與關斷。當柵極施加正向電壓（通常+15V）時，MOS結構形成導電溝道，驅動電子注入基區(qū)，引發(fā)PNP晶體管的導通；關斷時，柵極電壓降至0V或負壓（-15V），通過載流子復合迅速切斷電流。IGBT模塊通常封裝多個芯片并聯(lián)以提升電流容量（如1200V/300A），內部集成續(xù)流二極管（FRD）以應對反向恢復電流。其開關頻率范圍***（1kHz-100kHz），導通壓降低至1.5-3V，適用于中高功率電力電子系統(tǒng)。

新能源汽車的電機驅動系統(tǒng)高度依賴IGBT模塊，其性能直接影響車輛效率和續(xù)航里程。例如，特斯拉Model 3的主逆變器搭載了24個IGBT芯片組成的模塊，將電池的直流電轉換為三相交流電驅動電機，轉換效率超過98%。然而，車載環(huán)境對IGBT提出嚴苛要求：需在-40°C至150°C溫度范圍穩(wěn)定工作，并承受頻繁啟停導致的溫度循環(huán)應力。此外，800V高壓平臺的普及要求IGBT耐壓**至1200V以上，同時減小體積以適配緊湊型電驅系統(tǒng)。為解決這些問題，廠商開發(fā)了雙面散熱（DSC）模塊，通過上下兩面同步散熱降低熱阻；比亞迪的“刀片型”IGBT模塊則采用扁平化設計，體積減少40%，電流密度提升25%。未來，碳化硅基IGBT（SiC-IGBT）有望進一步突破效率極限。由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應管）組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件。

IGBT模塊的散熱效率直接影響其功率輸出能力與壽命。典型散熱方案包括強制風冷、液冷和相變冷卻。例如，高鐵牽引變流器使用液冷基板，通過乙二醇水循環(huán)將熱量導出，使模塊結溫穩(wěn)定在125°C以下。材料層面，氮化鋁陶瓷基板（熱導率≥170 W/mK）和銅-石墨復合材料被用于降低熱阻。結構設計上，DBC（直接鍵合銅）技術將銅層直接燒結在陶瓷表面，減少界面熱阻；而針翅式散熱器通過增加表面積提升對流換熱效率。近年來，微通道液冷技術成為研究熱點：GE開發(fā)的微通道IGBT模塊，冷卻液流道寬度*200μm，散熱能力較傳統(tǒng)方案提升50%，同時減少冷卻系統(tǒng)體積40%，特別適用于數(shù)據(jù)中心電源等空間受限場景。采用RC-IGBT（反向導通）結構的模塊內部集成續(xù)流二極管，減少封裝體積達30%。廣東IGBT模塊品牌

柵極驅動電壓Vge需嚴格控制在±20V以內，典型開通電壓+15V/-5V，柵極電阻Rg選擇范圍2-10Ω。中國臺灣IGBT模塊供應商

圖中開通過程描述的是晶閘管門極在坐標原點時刻開始受到理想階躍觸發(fā)電流觸發(fā)的情況；而關斷過程描述的是對已導通的晶閘管，在外電路所施加的電壓在某一時刻突然由正向變?yōu)榉聪虻那闆r（如圖中點劃線波形）。開通過程晶閘管的開通過程就是載流子不斷擴散的過程。對于晶閘管的開通過程主要關注的是晶閘管的開通時間t。由于晶閘管內部的正反饋過程以及外電路電感的限制，晶閘管受到觸發(fā)后，其陽極電流只能逐漸上升。從門極觸發(fā)電流上升到額定值的10%開始，到陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%（對于阻性負載相當于陽極電壓降到額定值的90%），這段時間稱為觸發(fā)延遲時間t。陽極電流從10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需要的時間（對于阻性負載相當于陽極電壓由90%降到10%）稱為上升時間t，開通時間t定義為兩者之和，即t=t+t通常晶閘管的開通時間與觸發(fā)脈沖的上升時間，脈沖峰值以及加在晶閘管兩極之間的正向電壓有關。[1]關斷過程處于導通狀態(tài)的晶閘管當外加電壓突然由正向變?yōu)榉聪驎r，由于外電路電感的存在，其陽極電流在衰減時存在過渡過程。中國臺灣IGBT模塊供應商