新能源汽车中的IGBT模块使用薄膜电容有什么好处？

IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块是电力控制和电力转换的核心器件，是由BJT（双极型晶体管）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，具有高输入阻抗，低导通压降，高速开关特性和低导通状态损耗等特点，非常适合高电压和高电流的光伏逆变器、储能装置和新能源汽车等电力电子应用。

在新能源汽车中，最有提升空间的当属电机驱动部分，而电机驱动部分最核心的元件IGBT模块。从成本来说，IGBT模块占整车成本的7-10%，是除电池之外成本第二高的元件，并且决定了整车的能源效率。为了获得更高的耐压，更大的电流和高可靠性，通常会将多个IGBT模块来使用，价格也更加昂贵。

对于IGBT的下一代SiC（碳化硅）宽禁带功率器件来说，具有高转换效率，高工作频率，高使用环境温度。但是目前限制SiC应用主要是两方面，一是价格，其价格是传统Si型IGBT的7倍；其次是电磁干扰； SiC的开关频率远高于传统Si型IGBT，电路回路寄生参数已经大到无法忽略，需要额外注意EMI问题。例外SiC的产能也非常有限，国外也是刚开始大规模进行6英寸SiC晶圆的投产，未来的主要应用还是IGBT功率模块。

新能源汽车是指采用非传统的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括纯电动汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。和传统汽车相比新能源汽车比传统汽车省钱、环保、节能、行驶过程中噪音小。

新能源汽车的三大核心是电机、电池和电机控制技术。电机控制技术的核心是需要高效电机控制的逆变器技术，高效电机控制的逆变器技术需要一个功能强大的IGBT模块和一个与之匹配的直流支撑电容器。

薄膜电容器和电解电容

薄膜电容和电解电容是电容器的两种常见类型。它们在电子电路中扮演着重要的角色，用于存储电荷和能量。

什么是薄膜电容？

薄膜电容是一种基于薄膜技术制造的电容器。它的结构由两个金属电极和一层绝缘薄膜组成。薄膜通觉是聚酰业胶、浆酰胶、聚酯笠高分子材料。这种电容器的优点是体积小，重量轻、稳定性好、频率响应快、温度系数小等。它广泛应用于电子产品中，如手机、平板电脑、电视机、 电脑等。

薄膜电容器是利用塑料薄膜为电介质的电容器。其技术起源是 19 世纪后半期所发明的 纸介质电容器。这是将浸渍了油、石蜡的纸插在铝箔中卷成卷状的电容器。代替金属箔 在纸上直接蒸镀金属并卷成卷的类型被称为 MP 电容器。 薄膜电容器和陶瓷电容器、铝电解电容器、钽电容器是当前电容器家族的主要成员。

薄膜电容器是在 20 世纪 30 年代开发出来的。虽然与积层陶瓷贴片电容器相比，很难小型化，但由于绝缘电阻高，可靠性优异，被用于家电设备、车载电子设备、工业设备、电 力电子设备等。薄膜电容在模拟电路（含功率）中的重要性不亚于数字电路中的 MLCC， 这也决定了功率时代下薄膜电容的成长性。

薄膜电容器根据内部电极的形成方法不同而大致分为箔电极型与蒸镀电极型(金属化薄膜型)，根据结构的不同分为卷绕型、积层型、有感型与无感型等。 箔电极型薄膜电容器使用金属箔（铝、锡、铜）重叠塑料薄膜并卷绕成为电容器。内部 电极附着导线成为有感型电容器；端面安装导线或端子电极成为无感型电容器，电感成 分小，高频性能优异。

蒸镀电极型电容器在塑料薄膜上蒸镀金属（铝、锌等）形成内部电极，均为端面电极的 无感型电容器。蒸镀电极型和箔电极型相比能够实现小型化，从加工方式上又可分为卷绕型和积层型。

蒸镀电极型薄膜电容器

具有高可靠性的特点，其电极能够实现自我修复。当薄膜上绝缘较弱的区域被施加电压击穿时，周围蒸镀膜瞬间氧化，恢复电容器的绝缘特性。在重视 可靠性的应用场景，蒸镀电极型薄膜电容器还将分割蒸镀+增加熔断部等制造方式进一 步提升安全性。 除电极与制造方式外，电介质的材料特性也使得薄膜电容器性能存在差异。

什么是电解电容？

电解电容是一种基于电解液技术制造的电容器。它的结构由两个金属电极和一层电解液组成。电解液通常是硫酸铝、 硫酸钾等化学物质。这种电容器的优点是容量大、电压高、价格便宜等。它广泛应用于电源、放大器、滤波器等电子电路中。

薄膜电容器和电解电容有什么区别？

1.薄膜电容和电解电容的容量大小不同。薄膜电容的容量通常在几皮法到几微法之问，而电解电容的容量可以达到几千微法甚至几毫法。

2. 薄膜电容和电解电容的极性也不同。薄膜电容是非极性电容器，可以正反接入电路中。而电解电容是极性电容器，需要注意正负极的连接方向，否则会损坏电容器或电路

3. 而薄膜电容器和电解电容器相比，工作电压高、抗过压能力强，使用温度范围宽，高频率特性好，成本低，结构简单等优势适用于电动汽车中作为直流支撑电容器。

薄膜电容器自愈性能好，耐过压能力强，工作温度范围宽，高频特性好，作为新能源汽车的辅助动力源有优势，能改善新能源汽车的性能，延长蓄电池的使用工作时间，从而解决了新能源汽车车载能量低，续航里程短的问题。

因此，在电路设计中需要根据实际需要选择合适的电容器。

市场需求让薄膜电容迎接高速发展

逆变器被广泛应用于电机控制、电能转换、UPS（不间断电源）等领域，是一种将低压直流电转变为 220 伏交流电的电子设备。薄膜电容在功率电路中表现出的高电压、高容量、高可靠性等性能优势，决定其在逆变器中具有不可或缺的地位。

新能源需求的爆发，将改变过去照明、家电灯传统应用对薄膜电容需求的主导地位，同时也将显著提升薄膜电容器的成长性。我们将从薄膜电容器主要的下游需求分别进行梳理，全面剖析未来行业成长属性。

新能源汽车

薄膜电容器在新能源汽车领域中的应用主要分为三块：新能源车逆变器、车载充电器以及配套充电桩。 新能源汽车的核心是“电”，逆变器则隶属于电驱系统，其司职是将动力电池或蓄电池输出的高压直流电转换为电流和频率可变的三相交流电供电机运转，以控制车辆行驶速率。制动时，逆变器可以将三相交流电整流成直流电给动力电池充电。逆变器的存在使 电动/混动汽车启动更快。

逆变器的主要由功率模块、微控制器、栅极驱动、电流传感器、位置传感器等组成。根 据 Infineon 估计，新能源车逆变器中功率器件成本约占 40%，价值量最高；用于交流 电滤波的电容成本约占 16%，是价值量仅次于功率器件的部分。

车载充电器中薄膜电容主要有 EMI电容、DC-Link 电容&缓冲电容、谐振电容、功率因数校正等。与逆变器中类似，DC-Link 电容因为容值最高，价值量也最高，达到数百元，而 EMI电容、谐振电容、PFC 电容等容值在几十 nF，单价较便宜。此外，薄膜电容在 DC-DC 转换器也有应用。DC-DC 转换器将动力电池组的电能进行降压转化，提供给仪表设备、雨刷及车灯等低压用电设备，并同时为低压蓄电池充电。

充电桩方面，根据充电方式的不同，可以分为交流充电桩和直流充电桩。其中交流充电桩连接车载充电器 对动力电池充电，采用常规电压，功率较小，通常被称为“慢充”，多用于 居民区、公共停车场和商场等区域，造价较低；直流充电桩采用高电压、大功率直接给动力电池组充电，通常被成为“快充”，多用于运营车电站、快充电站等，造价较高。

和车载充电器类似的，在直流充电桩中，也需要大容量、高价值的 DC-Link 电容进行缓冲。 随着直流快充充电桩输出功率的增长，单桩薄膜电容器用量具有提升空间。