功率半导体让生活更美好

原创 英飞凌工业半导体 2024-09-19 17:01

邀请你一起来创作科普作品,点击报名

👇👇



01

什么是功率半导体


电力电子技术和半导体技术在我们生活中扮演重要的角色:

 变频空调,变频冰箱,变频洗衣机使我们生活更节能,更舒适;

 高铁,轻轨,地铁使我们出行更便捷;

 电动汽车,氢燃料电池汽车动力好,零污染;

 风力发电,光伏发电清洁能源使我们天更蓝,水更清;


这些都离不开电机驱动技术,离不开电能的变流技术,他们的核心是大功率电子开关,绝缘栅双极型晶体管——IGBT




IGBT本质上是个晶体三极管,是半导体的基本单元之一。



晶体三极管进入我们生活是60年前,1958年3月13日,我国第一台半导体收音机在上海诞生,这以后的很多年中,装一台高级6管超外差式收音机是无线电爱好者的基本功。


晶体管是20世纪的重大发明,晶体管的发明为集成电路的降生吹响了号角。


今天半导体是尖端技术,产业规模将近5000亿美元,这其中有个新能源和节能有关的细分市场——IGBT。


IGBT是个电子开关,它用小电流、小电压控制负载中的电压电流。


IGBT能通过几百安培的电流,能耐受几千伏电压,这可不容易,是半导体的技术登峰造极之作。


这样的器件在你家里到处可见,充电器、变频空调洗衣机……


IGBT是半导体芯片,薄如纸张,电流从芯片的背面流向正面。一个1平方厘米见方,120微米厚的IGBT芯片,需要承受1200V高的电压,可以在-40度到175度时,妥妥关断300A电流, 在工作的时候一个芯片需要每秒钟开通关断几万次。这样的芯片需要封装的功率器件的基本封装中,譬如TO-247中,有三个脚,一个门极控制着另外两脚的导通与关断。



为了把IGBT做成各种电路功能或做成更大电流的器件,人们发明了IGBT模块和带驱动的智能模块。


02

功率半导体还我绿色星球


石油和煤是最主要的能源,石油是交通工具的主要能源,煤炭是发电的主要能源,在燃烧过程中会产生大量的温室气体。


一吨标准煤可发3000度电,燃烧一吨标准煤,就产生2.6吨二氧化碳。


假设你家每月电300度,就会产生二氧化碳260千克,130立方米,可以使4百万立方米的空气二氧化碳浓度增加10%。(二氧化碳体积浓度 0.03%-0.04%)


同样可以估算出一升汽油,在燃烧后产生2.3千克的二氧化碳,比汽油本身质量还高。


● 人类的出路 


发展光伏,风力等新能源发电

发展电动汽车和氢燃料电池汽车


节约使用石油不仅仅为了减少排放,石油是工业的血液,我们看一段视频,上海世博会石油馆主展影片《石油梦想》👇👇


来源:上海世博会中国石油馆


没有石油,制造化肥就非常困难,世界也会因为缺少染料而失去应有的色彩,也会直接影响医药行业,橡胶行业,纺织行业……


图片为海世博会石油馆主展影片《石油梦想》的截图



能源有限,节约无限



人类的出路在与开发利用新能源,提高用电效率,石油制品回收再加工或再利用,倡导践行低碳生活等等,功率半导体可以做出更大的贡献。


03

功率半导体让生活更美好


我们生活已经离不开电力电子技术,我们一起数一下,你家有几个马达?


冰箱、洗衣机、空调、吸尘器、扫地机器人、增压泵、食品料理机、脱排油烟机、按摩椅、电吹风、剃须刀、电动牙刷、按摩椅、电脑、CD机、手机振动电机......我家马达几十个。


空调和取暖器有什么区别?


取暖器有一份电发一份热,而空调是把室外的热量搬到室内,一份电可以搬运三份热,变频空调能效比轻易可以超过3,制热效率高达300%以上。


这靠的是六个0.1平方厘米的IGBT芯片构成的三相变频器推动压缩机源源不断把3000瓦的热量从寒冷的室外搬运的室内,给你带来温暖。


它的大脑是英飞凌iMOTION™控制器,肌肉是英飞凌的IGBT智能功率模块IPM。



3000元的电吹风高级在哪?


一个每秒10万转的直流无刷电机仅一个红酒瓶塞大小,它的输出功率超过100瓦,由英飞凌的CIPOS™智能模块IPM控制驱动,精确控制风量和温度。



家电为什么要选变频?


洗衣机要选变频的

变频洗衣机节能,静音,高速甩干,不缠绕。最大家用洗衣机做到了20公斤,305mm大驱动,9.5Nm超强动力,瞬间提速,变频精确控制提供强力洗的动力输出。



变频冰箱最节能

电脑温控的变频冰箱,实现一级能效,每天耗电仅0.54度,如果一天省半度电,一年就可以省100元电费,减少二氧化碳排放160千克,80立方米。


注:图片来自网络,美的产品


变频微波炉最好用

采用单个IGBT的变频微波炉,可以在-10度到90度之间智能温控加热,-10度—5度软化冰淇淋,20-40度加热婴儿食品,40-55度融化黄油奶酪,这样的变频微波炉解冻冰冻食品更不在话下。


注:图片来自网络,松下产品


IH电饭煲是什么原理?


只需一个IGBT,可以实现高频立体加热,让米粒在锅里跳舞,加速米粒糊化速度,充分释放糖分和营养,米饭更香甜松软。


注:图片来自网络,美的产品


这就是电力电子技术的魅力所在!



电力电子技术,IGBT使得我们生活更美好!

你能举出更多生活中的例子吗?

拿起笔,写个科普小短文,

发给我们,大奖等着你。



扫描上方二维码

欢迎关注微信公众号

【英飞凌工业半导体】

英飞凌工业半导体 英飞凌工业半导体同名公众号是英飞凌功率半导体产品技术和应用技术的交流平台和值得收藏的资料库。提供新产品介绍,应用知识和经验分享,IGBT在线课程,线上线下研讨会发布和回放。 欢迎来稿:IPCWechat@infineon.com。
评论
  • 时源芯微——RE超标整机定位与解决详细流程一、 初步测量与问题确认使用专业的电磁辐射测量设备,对整机的辐射发射进行精确测量。确认是否存在RE超标问题,并记录超标频段和幅度。二、电缆检查与处理若存在信号电缆:步骤一:拔掉所有信号电缆,仅保留电源线,再次测量整机的辐射发射。若测量合格:判定问题出在信号电缆上,可能是电缆的共模电流导致。逐一连接信号电缆,每次连接后测量,定位具体哪根电缆或接口导致超标。对问题电缆进行处理,如加共模扼流圈、滤波器,或优化电缆布局和屏蔽。重新连接所有电缆,再次测量
    时源芯微 2024-12-11 17:11 70浏览
  • RK3506 是瑞芯微推出的MPU产品,芯片制程为22nm,定位于轻量级、低成本解决方案。该MPU具有低功耗、外设接口丰富、实时性高的特点,适合用多种工商业场景。本文将基于RK3506的设计特点,为大家分析其应用场景。RK3506核心板主要分为三个型号,各型号间的区别如下图:​图 1  RK3506核心板处理器型号场景1:显示HMIRK3506核心板显示接口支持RGB、MIPI、QSPI输出,且支持2D图形加速,轻松运行QT、LVGL等GUI,最快3S内开
    万象奥科 2024-12-11 15:42 66浏览
  • 习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-10 16:13 105浏览
  • 我的一台很多年前人家不要了的九十年代SONY台式组合音响,接手时只有CD功能不行了,因为不需要,也就没修,只使用收音机、磁带机和外接信号功能就够了。最近五年在外地,就断电闲置,没使用了。今年9月回到家里,就一个劲儿地忙着收拾家当,忙了一个多月,太多事啦!修了电气,清理了闲置不用了的电器和电子,就是一个劲儿地扔扔扔!几十年的“工匠式”收留收藏,只能断舍离,拆解不过来的了。一天,忽然感觉室内有股臭味,用鼻子的嗅觉功能朝着臭味重的方向寻找,觉得应该就是这台组合音响?怎么会呢?这无机物的东西不会腐臭吧?
    自做自受 2024-12-10 16:34 136浏览
  • 概述 通过前面的研究学习,已经可以在CycloneVGX器件中成功实现完整的TDC(或者说完整的TDL,即延时线),测试结果也比较满足,解决了超大BIN尺寸以及大量0尺寸BIN的问题,但是还是存在一些之前系列器件还未遇到的问题,这些问题将在本文中进行详细描述介绍。 在五代Cyclone器件内部系统时钟受限的情况下,意味着大量逻辑资源将被浪费在于实现较大长度的TDL上面。是否可以找到方法可以对此前TDL的长度进行优化呢?本文还将探讨这个问题。TDC前段BIN颗粒堵塞问题分析 将延时链在逻辑中实现后
    coyoo 2024-12-10 13:28 101浏览
  • 智能汽车可替换LED前照灯控制运行的原理涉及多个方面,包括自适应前照灯系统(AFS)的工作原理、传感器的应用、步进电机的控制以及模糊控制策略等。当下时代的智能汽车灯光控制系统通过车载网关控制单元集中控制,表现特殊点的有特斯拉,仅通过前车身控制器,整个系统就包括了灯光旋转开关、车灯变光开关、左LED前照灯总成、右LED前照灯总成、转向柱电子控制单元、CAN数据总线接口、组合仪表控制单元、车载网关控制单元等器件。变光开关、转向开关和辅助操作系统一般连为一体,开关之间通过内部线束和转向柱装置连接为多,
    lauguo2013 2024-12-10 15:53 78浏览
  • 近日,搭载紫光展锐W517芯片平台的INMO GO2由影目科技正式推出。作为全球首款专为商务场景设计的智能翻译眼镜,INMO GO2 以“快、准、稳”三大核心优势,突破传统翻译产品局限,为全球商务人士带来高效、自然、稳定的跨语言交流体验。 INMO GO2内置的W517芯片,是紫光展锐4G旗舰级智能穿戴平台,采用四核处理器,具有高性能、低功耗的优势,内置超微高集成技术,采用先进工艺,计算能力相比同档位竞品提升4倍,强大的性能提供更加多样化的应用场景。【视频见P盘链接】 依托“
    紫光展锐 2024-12-11 11:50 44浏览
  • 【萤火工场CEM5826-M11测评】OLED显示雷达数据本文结合之前关于串口打印雷达监测数据的研究,进一步扩展至 OLED 屏幕显示。该项目整体分为两部分: 一、框架显示; 二、数据采集与填充显示。为了减小 MCU 负担,采用 局部刷新 的方案。1. 显示框架所需库函数 Wire.h 、Adafruit_GFX.h 、Adafruit_SSD1306.h . 代码#include #include #include #include "logo_128x64.h"#include "logo_
    无垠的广袤 2024-12-10 14:03 69浏览
  • 天问Block和Mixly是两个不同的编程工具,分别在单片机开发和教育编程领域有各自的应用。以下是对它们的详细比较: 基本定义 天问Block:天问Block是一个基于区块链技术的数字身份验证和数据交换平台。它的目标是为用户提供一个安全、去中心化、可信任的数字身份验证和数据交换解决方案。 Mixly:Mixly是一款由北京师范大学教育学部创客教育实验室开发的图形化编程软件,旨在为初学者提供一个易于学习和使用的Arduino编程环境。 主要功能 天问Block:支持STC全系列8位单片机,32位
    丙丁先生 2024-12-11 13:15 45浏览
  • 全球知名半导体制造商ROHM Co., Ltd.(以下简称“罗姆”)宣布与Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited(以下简称“台积公司”)就车载氮化镓功率器件的开发和量产事宜建立战略合作伙伴关系。通过该合作关系,双方将致力于将罗姆的氮化镓器件开发技术与台积公司业界先进的GaN-on-Silicon工艺技术优势结合起来,满足市场对高耐压和高频特性优异的功率元器件日益增长的需求。氮化镓功率器件目前主要被用于AC适配器和服务器电源等消费电子和
    电子资讯报 2024-12-10 17:09 84浏览
  • 一、SAE J1939协议概述SAE J1939协议是由美国汽车工程师协会(SAE,Society of Automotive Engineers)定义的一种用于重型车辆和工业设备中的通信协议,主要应用于车辆和设备之间的实时数据交换。J1939基于CAN(Controller Area Network)总线技术,使用29bit的扩展标识符和扩展数据帧,CAN通信速率为250Kbps,用于车载电子控制单元(ECU)之间的通信和控制。小北同学在之前也对J1939协议做过扫盲科普【科普系列】SAE J
    北汇信息 2024-12-11 15:45 73浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦