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
  • 流量传感器是实现对燃气、废气、生活用水、污水、冷却液、石油等各种流体流量精准计量的关键手段。但随着工业自动化、数字化、智能化与低碳化进程的不断加速,采用传统机械式检测方式的流量传感器已不能满足当代流体计量行业对于测量精度、测量范围、使用寿命与维护成本等方面的精细需求。流量传感器的应用场景(部分)超声波流量传感器,是一种利用超声波技术测量流体流量的新型传感器,其主要通过发射超声波信号并接收反射回来的信号,根据超声波在流体中传播的时间、幅度或相位变化等参数,间接计算流体的流量,具有非侵入式测量、高精
    华普微HOPERF 2025-01-13 14:18 462浏览
  • 根据Global Info Research(环洋市场咨询)项目团队最新调研,预计2030年全球无人机电池和电源产值达到2834百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为10.1%。 无人机电池是为无人机提供动力并使其飞行的关键。无人机使用的电池类型因无人机的大小和型号而异。一些常见的无人机电池类型包括锂聚合物(LiPo)电池、锂离子电池和镍氢(NiMH)电池。锂聚合物电池是最常用的无人机电池类型,因为其能量密度高、设计轻巧。这些电池以输出功率大、飞行时间长而著称。不过,它们需要
    GIRtina 2025-01-13 10:49 165浏览
  • 在不断发展的电子元件领域,继电器——作为切换电路的关键设备,正在经历前所未有的技术变革。固态继电器(SSR)和机械继电器之间的争论由来已久。然而,从未来发展的角度来看,固态继电器正逐渐占据上风。本文将从耐用性、速度和能效三个方面,全面剖析固态继电器为何更具优势,并探讨其在行业中的应用与发展趋势。1. 耐用性:经久耐用的设计机械继电器:机械继电器依靠物理触点完成电路切换。然而,随着时间的推移,这些触点因电弧、氧化和材料老化而逐渐磨损,导致其使用寿命有限。因此,它们更适合低频或对切换耐久性要求不高的
    腾恩科技-彭工 2025-01-10 16:15 97浏览
  • 新年伊始,又到了对去年做总结,对今年做展望的时刻 不知道你在2024年初立的Flag都实现了吗? 2025年对自己又有什么新的期待呢? 2024年注定是不平凡的一年, 一年里我测评了50余块开发板, 写出了很多科普文章, 从一个小小的工作室成长为科工公司。 展望2025年, 中国香河英茂科工, 会继续深耕于,具身机器人、飞行器、物联网等方面的研发, 我觉得,要向未来学习未来, 未来是什么? 是掌握在孩子们生活中的发现,和精历, 把最好的技术带给孩子,
    丙丁先生 2025-01-11 11:35 447浏览
  • 随着全球向绿色能源转型的加速,对高效、可靠和环保元件的需求从未如此强烈。在这种背景下,国产固态继电器(SSR)在实现太阳能逆变器、风力涡轮机和储能系统等关键技术方面发挥着关键作用。本文探讨了绿色能源系统背景下中国固态继电器行业的前景,并强调了2025年的前景。 1.对绿色能源解决方案日益增长的需求绿色能源系统依靠先进的电源管理技术来最大限度地提高效率并最大限度地减少损失。固态继电器以其耐用性、快速开关速度和抗机械磨损而闻名,正日益成为传统机电继电器的首选。可再生能源(尤其是太阳能和风能
    克里雅半导体科技 2025-01-10 16:18 319浏览
  • ARMv8-A是ARM公司为满足新需求而重新设计的一个架构,是近20年来ARM架构变动最大的一次。以下是对ARMv8-A的详细介绍: 1. 背景介绍    ARM公司最初并未涉足PC市场,其产品主要针对功耗敏感的移动设备。     随着技术的发展和市场需求的变化,ARM开始扩展到企业设备、服务器等领域,这要求其架构能够支持更大的内存和更复杂的计算任务。 2. 架构特点    ARMv8-A引入了Execution State(执行状
    丙丁先生 2025-01-12 10:30 455浏览
  • 随着数字化的不断推进,LED显示屏行业对4K、8K等超高清画质的需求日益提升。与此同时,Mini及Micro LED技术的日益成熟,推动了间距小于1.2 Pitch的Mini、Micro LED显示屏的快速发展。这类显示屏不仅画质卓越,而且尺寸适中,通常在110至1000英寸之间,非常适合应用于电影院、监控中心、大型会议、以及电影拍摄等多种室内场景。鉴于室内LED显示屏与用户距离较近,因此对于噪音控制、体积小型化、冗余备份能力及电气安全性的要求尤为严格。为满足这一市场需求,开关电源技术推出了专为
    晶台光耦 2025-01-13 10:42 487浏览
  • 01. 什么是过程能力分析?过程能力研究利用生产过程中初始一批产品的数据,预测制造过程是否能够稳定地生产符合规格的产品。可以把它想象成一种预测。通过历史数据的分析,推断未来是否可以依赖该工艺持续生产高质量产品。客户可能会要求将过程能力研究作为生产件批准程序 (PPAP) 的一部分。这是为了确保制造过程能够持续稳定地生产合格的产品。02. 基本概念在定义制造过程时,目标是确保生产的零件符合上下规格限 (USL 和 LSL)。过程能力衡量制造过程能多大程度上稳定地生产符合规格的产品。核心概念很简单:
    优思学院 2025-01-12 15:43 496浏览
  •   在信号处理过程中,由于信号的时域截断会导致频谱扩展泄露现象。那么导致频谱泄露发生的根本原因是什么?又该采取什么样的改善方法。本文以ADC性能指标的测试场景为例,探讨了对ADC的输出结果进行非周期截断所带来的影响及问题总结。 两个点   为了更好的分析或处理信号,实际应用时需要从频域而非时域的角度观察原信号。但物理意义上只能直接获取信号的时域信息,为了得到信号的频域信息需要利用傅里叶变换这个工具计算出原信号的频谱函数。但对于计算机来说实现这种计算需要面对两个问题: 1.
    TIAN301 2025-01-14 14:15 97浏览
  • 电动汽车(EV)正在改变交通运输,为传统内燃机提供更清洁、更高效的替代方案。这种转变的核心是电力电子和能源管理方面的创新,而光耦合器在其中发挥着关键作用。这些不起眼的组件可实现可靠的通信、增强安全性并优化电动汽车系统的性能,使其成为正在进行的革命中不可或缺的一部分。光耦合器,也称为光隔离器,是一种使用光传输电信号的设备。通过隔离高压和低压电路,光耦合器可确保安全性、减少干扰并保持信号完整性。这些特性对于电动汽车至关重要,因为精确控制和安全性至关重要。 光耦合器在电动汽车中的作用1.电池
    腾恩科技-彭工 2025-01-10 16:14 72浏览
  • 随着通信技术的迅速发展,现代通信设备需要更高效、可靠且紧凑的解决方案来应对日益复杂的系统。中国自主研发和制造的国产接口芯片,正逐渐成为通信设备(从5G基站到工业通信模块)中的重要基石。这些芯片凭借卓越性能、成本效益及灵活性,满足了现代通信基础设施的多样化需求。 1. 接口芯片在通信设备中的关键作用接口芯片作为数据交互的桥梁,是通信设备中不可或缺的核心组件。它们在设备内的各种子系统之间实现无缝数据传输,支持高速数据交换、协议转换和信号调节等功能。无论是5G基站中的数据处理,还是物联网网关
    克里雅半导体科技 2025-01-10 16:20 433浏览
  • PNT、GNSS、GPS均是卫星定位和导航相关领域中的常见缩写词,他们经常会被用到,且在很多情况下会被等同使用或替换使用。我们会把定位导航功能测试叫做PNT性能测试,也会叫做GNSS性能测试。我们会把定位导航终端叫做GNSS模块,也会叫做GPS模块。但是实际上他们之间是有一些重要的区别。伴随着技术发展与越发深入,我们有必要对这三个词汇做以清晰的区分。一、什么是GPS?GPS是Global Positioning System(全球定位系统)的缩写,它是美国建立的全球卫星定位导航系统,是GNSS概
    德思特测试测量 2025-01-13 15:42 466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