最近很多朋友和我聊到IGBT單管和模塊的區(qū)別,，優(yōu)缺點對比等,。本人從事電力電子產(chǎn)品研發(fā)十幾年有余,，對單管和模塊都有一定的應用,，開發(fā)過的產(chǎn)品包括工頻塔式機UPS,、500KW光伏逆變器、模塊化UPS,、充電模塊等,，結合實際工作中經(jīng)常和功率半導體廠家、業(yè)界的諸多逆變器硬件工程師交流，對單管和模塊進行簡單的總結,，希望對大家的IGBT設計選型和逆變器選型有所幫助,。

IGBT全稱絕緣柵雙極晶體管（Insulate-Gate Bipolar Transistor），其生產(chǎn)工藝主要包括晶體管材料的生長,、切割,、清洗、制備,、封裝和測試等步驟,，大家有興趣可以對其中的每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行深入了解。下面從以下幾個方面對單管和模塊IGBT進行對比分析,。

一,、IGBT單管和模塊制成過程

單管和模塊都經(jīng)歷晶體管材料的生長、切割,、清洗,、制備過程，二者區(qū)別主要是在封測,，IGBT單管是將IGBT晶圓芯片封裝在一個獨立的封裝中,，常見的封裝類型包括TO-220、TO-247等,。IGBT模塊是將多個IGBT晶圓芯片,、二極管晶圓芯片等封裝在一起的模塊化設備，內部的IGBT晶圓芯片并聯(lián)工作,，本質上也是多個IGBT單管并聯(lián),。

在IGBT模塊生產(chǎn)時，IGBT廠家會將同批次的晶圓并聯(lián)在一起組成模塊,。而一般IGBT廠家出貨給逆變器廠家的單管IGBT一般也是同批次晶圓,，IGBT單管用戶在使用過程中工藝中也會明確要求同廠家同批次并聯(lián)。因此從并聯(lián)角度來看,，二者本質上沒有區(qū)別,。之前很多朋友提到模塊一致性要比單管一致性好，其說法并不正確,。

IGBT廠家單管和模塊出貨情況

來自英飛凌官網(wǎng)的數(shù)據(jù),，2021年單管銷售額約為模塊銷售額的1/2，其中模塊主要銷售來源于大功率塔式機應用,，功率在200KVA以上,。在200KVA以下，越來越多用戶選擇使用單管方案,。從發(fā)貨量來對比,，IGBT單管的出貨量遠大于IGBT模塊,。

單管從2010光伏行業(yè)開始大規(guī)模使用，如今在UPS,、充電模塊,、光伏、OBC,、電驅領域,，基本以單管IGBT為主。業(yè)界主要風電變流器廠家禾望電氣,，最近推出的逆變器已采用6個IGBT單管進行并聯(lián),，單模塊功率達到300Kvar。

深圳諸多逆變器廠家如華為,、維諦,、科華、英威騰,、禾望等,，一般模塊功率小于200KW基本使用單管IGBT方案，大功率塔式機一般沿用IGBT模塊方案,。

從近幾年的出貨數(shù)據(jù)來看,，IGBT單管的應用會越來越廣泛。

不用領域應用現(xiàn)狀

在技術競爭比較激烈的電力電子行業(yè),，如光伏逆變器,、UPS、充電模塊等領域,，在2014年以后很多新產(chǎn)品開始使用IGBT單管方案。在一些細分領域如APF/SVG,、非標定制電源等,，開始逐漸意識到單管的優(yōu)勢，尤其是在功率密度,、供貨方面,，單管具有天然的優(yōu)勢。

為什么單管IGBT得到越來越多用戶的青睞,，我認為主要有以下幾個方面,，首先是供貨問題，新冠疫情給很多廠家?guī)淼淖畲罄щy是IC買不到的問題,，IGBT模塊同樣如此,，由于其供貨廠家有限、封裝兼容性不強,，導致很多逆變器廠家IGBT模塊買不到,，導致不能發(fā)貨。對比起來，IGBT單管供貨廠家有幾十甚至上百家,，封裝完全兼容,，不存在供貨問題，而且替代起來不需要改板,，這一點為逆變器廠家替代帶來了極大的便利,。

其次單管IGBT容量越來越大，近兩年的IGBT單管247-plus封裝,，基本已經(jīng)做到650V/100A以上,，采用交錯3*3并聯(lián)方案，功率基本可以達到300A,，因此對于單模塊小于300A功率段的逆變器,，采用單管方案很容易實現(xiàn)。

第三點我認為是單管IGBT體積小,，有利于產(chǎn)品系統(tǒng)方案和結構設計,，拓撲選用靈活，不同特性的IGBT搭配起來方便,，能夠幫助提升效率和功率密度,。以華為最新一代模塊化UPS為例，高度3U,，功率已經(jīng)做到125KW,，可以過載150% 1分鐘，全部采用單管IGBT或MOS方案

可靠性對比

逆變器可靠性本質上并不取決于IGBT采用了單管還是模塊方案,，從并聯(lián)均流,、防護性

等角度二者無本質差異，逆變器可靠性更依賴于設計者設計能力,、經(jīng)驗等,，特斯拉電動車設計之初電驅就采用SIC mos多管并聯(lián)方案，其產(chǎn)品是電動車領域最為可靠的產(chǎn)品,。

因此簡單的采用模塊和單管來對比逆變器的可靠性,，并不客觀。

總 結：

筆者認為逆變器設計選型采用模塊還是單管主要取決于功率段,，大于200K以上逆變器,，如果技術積累不足，建議采用模塊IGBT方案,。小于200K功率逆變器,，建議采用單管IGBT方案，無論從功率密度,、產(chǎn)品性能等方面更具有優(yōu)勢,。