Avez-vous déjà entendu parler d'un IGBT ? C'est l'un des appareils les plus économes en énergie du marché

Le dispositif IGBT peu connu aide les trains, les voitures et même les lumières à fonctionner plus efficacement. Et sa part de marché augmente.

La plupart des ingénieurs sont familiers avec les puces de traitement numérique, mais peu connaissent les transistors au silicium à commutation de puissance. Un exemple clé de ce dernier est le transistor bipolaire à grille isolée ou IGBT, un dispositif semi-conducteur de puissance à trois bornes principalement utilisé comme commutateur électronique. Puisqu’il est conçu pour s’allumer et s’éteindre rapidement, les IGBT sont largement utilisés comme dispositifs de commutation dans les circuits onduleurs CC à CC pour piloter des moteurs petits à gros.

Récemment, ces appareils moins connus sont devenus populaires dans la transition mondiale vers des systèmes économes en énergie. Mais avant de voir comment, examinons les tendances du marché pour ces appareils.

Selon Mordor Intelligence, le marché de l’IGBT était évalué à 6,047 milliards USD en 2020 et devrait atteindre 11,01 milliards USD d’ici 2026. Le rapport note que l’IGBT contrôle l’énergie électrique via des amplificateurs de commutation dans plusieurs appareils modernes, tels que les cuisinières, les micro-ondes. , voitures électriques, trains, variateurs de fréquence (VFD), réfrigérateurs, climatiseurs, ballasts de lampes, systèmes de transmission d’énergie municipaux et systèmes stéréo.

Une autre raison de la croissance des IGBT est l’électrification des groupes motopropulseurs automobiles dans les véhicules électriques et hybrides (EV/HEV). Avec les IGBT, les pertes de conduction et de commutation sont considérablement réduites, impactant ainsi directement l’efficacité globale du véhicule.

Les ventes de voitures électriques en Europe, en Amérique du Nord et en Chine ouvrent de nouvelles voies aux IGBT pour prendre en charge les infrastructures et la fabrication de véhicules électriques. Ces ventes contribuent à renforcer davantage la position de l’IGBT sur le marché, explique le rapport.

Trains et lumières

Il y a des années, lors de l’IEEE International Electronics Device Meeting (IEDM), l’inventeur du transistor bipolaire à grille isolée (IGBT) a parlé de l’impact sociétal des semi-conducteurs de puissance. Le professeur Jayant Baliga de la North Carolina State University a affirmé que son invention de l’IGBT commutateur d’alimentation à semi-conducteur avait réduit la consommation d’essence de 10 % et amélioré l’efficacité énergétique électrique de plus de 40 %.

Pour être plus précis, un IGBT est un transistor de puissance avec une structure MOS pour l’entrée et une structure bipolaire pour une conception de sortie. Ces dispositifs sont utilisés pour les applications haute tension et courant élevé en contrôlant une puissance élevée avec moins de puissance d’entraînement. De plus, la technologie IGBT est largement utilisée dans la reconstruction des anciens véhicules énergétiques et de transport.

Par exemple, la technologie IGBT a été utilisée pour mettre à jour les locomotives avec des thyristors d’arrêt de porte (GTO) plus anciens pour contrôler les moteurs. Un GTO est un dispositif de commutation de puissance utilisé dans les ponts d’onduleurs moyenne tension haute puissance. Mais cette technologie a tendance à être coûteuse avec un circuit de commande de grille compliqué. En revanche, les appareils IGBT peuvent gérer des courants beaucoup plus élevés et sont plus faciles à contrôler.

L’éclairage est un autre exemple d’utilisation des dispositifs IGBT pour réduire la consommation d’énergie. Selon le département américain de l’Énergie (DOE), l’éclairage artificiel consomme environ 10 % de la consommation d’électricité des ménages. Il a été démontré qu’une lampe fluorescente compacte (CFL) typique avec prise en charge de l’électronique à base d’IGBT dans la base réduit la consommation d’énergie de 80 % tout en fonctionnant pendant 10 fois la durée de vie des lampes à incandescence. Selon Baliga, Motorola (On-Semi) a montré que l’IGBT offre la technologie de dispositif d’alimentation la plus rentable pour une utilisation dans le ballast électronique des LFC par rapport aux transistors de puissance bipolaires et aux MOSFET de puissance.

IEEE IEDM, Professeur J. Baliga