功率半导体行业报告：技术推进应用驱动（35页）

行业报告下载 2019年05月09日 12:58 管理员

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT（双极型三极管）和 MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。IGBT 可以实现直流电和交流电之间的转化或者改变电流的频率，有逆变和变频的作用。在结构方面，IGBT 比 MOSFET 多一层 P+区，通过 P 层空穴的注入能够降低器件的导通电阻。随着电压的增大，MOSFET 的导通电阻也变大，因而其传导损耗比较大，尤其是在高压应用场合中。相较而言，IGBT 的导通电阻较小。

IGBT 多应用于高压领域，MOSFET 主要应用在高频领域。从产品来看，IGBT 一般应用在高压产品上，电压范围为 600-6500V。MOSFET 的应用电压相对较低，从十几伏到 1000V。但是，IGBT 的工作频率比 MOSFET 低许多。MOSFET 的工作频率可以达到 1MHz 以上，甚至几十 MHz，而 IGBT 的工作频率仅有 100KHz。IGBT 集中应用在逆变器、变频器等高压产品。而 MOSFET 主要应用在镇流器、高频感应加热等高频产品。 2.1. IGBT 市场格局全球 IGBT 市场主要竞争者包括德国英飞凌、日本三菱、富士电机、美国安森美、瑞士 ABB 等，前五大企业的市场份额超过 70%。我们预计在 2022 年全球 IGBT 市场规模将达 60 亿美元，增量空间巨大。国外厂商已研发出完善的 IGBT 产品系列。其中，仙童等企业在消费级 IGBT 领域处于优势地位。ABB、英飞凌和三菱电机在 1700V 以上的工业级 IGBT 领域占据优势。在 3300V 以上电压等级的领域，英飞凌、ABB 和三菱电机三家公司居垄断地位，代表着国际 IGBT 技术的最高水平。

电机控制系统和充电桩是车用 IGBT 的主要增长点。电力驱动系统将电能转换为机械能，驱动电动汽车行驶，是控制电动汽车最关键的部分。IGBT 在电力驱动系统中属于逆变器模块，将动力电池的直流电逆变成交流电提供给驱动电动机。IGBT 约占新能源汽车电机驱动系统及车载充电系统成本的 40%，折合到整车上约占总成本的 7~10%，其性能直接决定了整车的能源利用率。汽车半导体行业的认证周期长，标准非常严苛。一方面，汽车的大众消费属性使得它对 IGBT 的寿命要求比较高。另一方面，汽车面临着更为复杂的工况，需要频繁启停、爬坡涉水、经历不同路况和环境温度等，对 IGBT 是极为严苛的考验。 2.2.2. 轨道交通在高铁短时间内将时速从零提升到 300 公里的过程中，需要通过 IGBT 来确保牵引变流器及其他电动设备所需要的电流、电压精准可靠。IGBT 在轨道交通领域已经实现了全面的国产化。 2.2.3. 智能电网 IGBT 广泛应用于智能电网的发电端、输电端、变电端及用电端。从发电端来看，风力发电、光伏发电中的整流器和逆变器都需要使用 IGBT 模块。从输电端来看，特高压直流输电中 FACTS 柔性输电技术需要大量使用 IGBT 功率器件。从变电端来看，IGBT 是电力电子变压的关键器件。从用电端来看，家用 LED 照明等都对 IGBT 有大量的需求。