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征文选登 | 功率半导体让生活更美好

征文选登 | 功率半导体让生活更美好 英飞凌工业半导体
2021-06-04
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导读:电力电子技术已经融入我们生活的方方面面,但却不为大众所熟知,是幕后英雄。勤耕电力电子专业的你,可曾想过与他人分享你的知识和感悟?

(点击上方图片,了解活动详情)


电力电子科普征文大赛正在进行时!

文章、漫画、视频……

欢迎通过各种形式

分享你的知识,展现你的才华!

我们期待你的参加,

并赢取丰厚奖品!


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。



关于英飞凌

英飞凌设计、开发、制造并销售各种半导体和系统解决方案。其业务重点包括汽车电子、工业电子、射频应用、移动终端和基于硬件的安全解决方案等。


英飞凌将业务成功与社会责任结合在一起,致力于让人们的生活更加便利、安全和环保。半导体虽几乎看不到,但它已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分。不论在电力生产、传输还是利用等方面,英飞凌芯片始终发挥着至关重要的作用。此外,它们在保护数据通信,提高道路交通安全性,降低车辆的二氧化碳排放等领域同样功不可没。

【声明】内容源于网络
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英飞凌工业半导体
电力电子工程师园地,立足于打造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。点击菜单栏浏览公众号全貌。
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