智能功率igbt和mosfet让汽车更加舒适环保

    汽油机缸内直喷是当前轿车汽油喷射中的前沿技术，多点顺序汽油喷射将各个点火线圈分别安装在各缸的进气歧管中，使各缸混合气分配较均匀，因此能很好地适应减少排放、降低油耗、提高输出功率及改善驾驶性能等要求。浙江吉利汽车有限公司负责发动机产品的林辉部长说：“电控喷射发动机已成为现代汽油发动机的主流。”目前，以奇瑞、吉利、天津一汽为代表的中国品牌轿车汽油机缸内直喷发动机已经实现大批量生产。

    针对中国汽车发动机市场发展的变化，飞兆半导体公司亚太区总裁兼董事总经理郭裕亮先生表示，在过去几年间，这种(汽油机缸内直喷)应用的igbt数量已增加了4至5倍，因为市场的趋势是从一个或两个igbt作为几个汽缸的若干线圈点火，转变为每个汽缸都有一个igbt和线圈，称为线圈式火花塞(coil on plug)或线圈上开关(switch on coil)。他强调说：“随着igbt被移往线圈组件及火花塞中，一些控制和诊断功能也必须相应地转移。因此，对于能够控制和监控点火火花并将信息传递给引擎控制模组的智能igbt的需求已应运而生。”

    智能化和低损耗igbt提高燃油效率

    高度集成的igbt点火模块给汽车电子半导体厂家带来的首要挑战是热管理。飞兆半导体是点火igbt排名第一的供应商，市场占有率超过30%，郭裕亮说：“伴随着汽车复杂性增加而出现的潜在应用或产品故障，igbt需要具有更强的容错性或自我保护功能。而随着新兴应用对硅片容量和功率的需求不断提高，所有功率器件都会产生热量，为了减少热量的产生，要采用具有较低传导损耗或开关损耗的器件。”

    igbt和mosfet市场增长预测

    除了热管理之外，英飞凌科技(中国)有限公司汽车、工业及多元化ic37部高级市场经理李立扬说：“汽车引擎在燃烧的过程中会发生震动，这些高频震动的频率很高，乘客通常无法察觉，但是，任何机械或电气连接都能够感知到。因此，首先要改善功率半导体器件的连接工艺，特别是igbt功率模块。”他强调，对汽车点火igbt的可靠性和品质要求很高，通常要达到长于汽车本身的寿命。

    郭裕亮指出，随着传统的分立产品正被集成式模块或多芯片器件所取代，以满足减少热量和占位面积的需求，为这些集成器件提供较高密度的封装以实现更小的功耗是igbt器件或模块设计面临的挑战。为此，飞兆半导体提供名为ecospark的第四代点火igbt。“较之其它点火igbt，该产品能够在更小的面积中处理更多能量。芯片面积的减少、再结合电流感测igbt，能够在很小的to263占位面积中提供更多的控制、更高的性能及更好的保护。”郭裕亮说道。

    郭裕亮：过去几年汽油机缸内直喷应用的igbt数量增加了4至5倍。

    此外，飞兆半导体igbt的其它应用还包括燃烧引擎或柴油引擎控制，以及混合电动汽车的高电压和大电流的交流电机驱动系统的应用设计。混合电动汽车或氢驱动汽车依靠一个电机作为车辆的主要驱动力，因而需要相当大的功率和极低传导损耗的igbt。“飞兆半导体为hev提供了igbt、二极管和mosfet，并正在开发新一代穿透型槽式igbt，能实现更低的功率损耗(产热更少)来满足这种新兴电动汽车的应用需求，”郭裕亮强调说：“新一代igbt将为汽车设计人员带来更低的传导损耗和开关损耗。”

    在减小igbt损耗领域，英飞凌公司先后推出了fs-igbt和ts-igbt(沟槽栅场终止)技术。最新的ts-igbt技术覆盖了600v到1200v系列igbt，在该技术中沟槽栅与场终止层(field stop)概念结合起来，减少了载子聚集在沟槽栅附近引起的导通损耗。场终止层由附加的n型掺杂层植入晶圆的背面制作而成。将这种场终止层与衬底晶圆的经增强的电阻率结合在一起，就可以把相同耐压的igbt芯片厚度减少大约1/3。李立扬说：“最终使导通损耗减少30%，关断损耗降低25%。采用该技术的600v igbt3可以在最大结温为175度时提供200a的电流。”

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