絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)電力晶體管

絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)電力晶體管是一種集高頻率、高電壓、大電流于一身的新一代理想的電力半導(dǎo)體器件，是電力電子技術(shù)的第三次革命的代表產(chǎn)品，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)電力電子空白的產(chǎn)品。

一、項(xiàng)目概述

1、項(xiàng)目名稱

絕緣柵雙極晶體管IGBT

2、預(yù)計(jì)投資總額

項(xiàng)目總投資1.96億元

項(xiàng)目建成達(dá)產(chǎn)后產(chǎn)量2000萬(wàn)只

（其中IGBT含IPM100萬(wàn)只，MOSFET1900萬(wàn)只）

二、廠址選擇及依據(jù)

1、項(xiàng)目擬選廠址

項(xiàng)目擬選廠址為錦州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。

2、交通運(yùn)輸條件

發(fā)達(dá)的立體交通：錦州是連接中國(guó)東北、華北的交通樞紐，錦州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)交通便利發(fā)達(dá)，已經(jīng)形成了中國(guó)現(xiàn)代化的海、陸、空立體交通網(wǎng)絡(luò)。

公路：102國(guó)道、京哈高速公路貫穿全區(qū)，以七里臺(tái)為中心，錦州至北京、天津、沈陽(yáng)、長(zhǎng)春、哈爾濱、阜新、朝陽(yáng)等地一點(diǎn)四射的高速公路網(wǎng)已形成。開發(fā)區(qū)距北京460公里，距沈陽(yáng)198公里，距阜新117公里，距朝陽(yáng)93公里。

鐵路：錦州南站坐落區(qū)內(nèi)，正在建設(shè)中的我國(guó)第一條快速客運(yùn)雙線電氣化鐵路——秦沈客運(yùn)專線穿區(qū)而過(guò)，并有沈山、錦承、錦赤、溝海、大鄭等8條鐵路干線在此交匯。12.4公里長(zhǎng)的高天地方鐵路與京哈鐵路大動(dòng)脈相連并直通錦州港碼頭。

海運(yùn)：錦州港坐落在開發(fā)區(qū)內(nèi)，是中國(guó)最北端港口，屬國(guó)家一類開放商港，是遼西地區(qū)及其廣闊腹地通往世界的重要門戶，是遼寧西部、內(nèi)蒙古東部、黑龍江、吉林兩省西部經(jīng)濟(jì)、合理、便捷的出?？诎丁，F(xiàn)有十個(gè)1～5萬(wàn)噸級(jí)泊位，港口年吞吐能力1600萬(wàn)噸，具有集裝箱運(yùn)輸和雜貨、油品及化工產(chǎn)品的裝卸倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸多種功能。根據(jù)中國(guó)交通部水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院“錦州港總體布局規(guī)劃”，錦州港將建港池五個(gè)，萬(wàn)噸以上泊位60個(gè)，總吞吐能力6000萬(wàn)噸以上。錦州港將建成大型油品大港、區(qū)域性雜貨港、綜合性集裝箱港。目前二港池正在建設(shè)之中，將新增1.5萬(wàn)～3.5萬(wàn)噸級(jí)泊位13個(gè)，到2010實(shí)現(xiàn)年吞吐能力2000萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)再造一個(gè)錦州港的目標(biāo)，屆時(shí)，錦州港將成為北方具有第三代港口特征的多功能區(qū)域樞紐港。

航空:錦州機(jī)場(chǎng)距開發(fā)區(qū)僅16公里，現(xiàn)已開通了北京、上海、廣州、深圳、南京、青島、大連、成都、昆明等10多條航線，是遼西地區(qū)唯一達(dá)到民航4C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)并可起降大中型客機(jī)的機(jī)場(chǎng)。

3、項(xiàng)目所在地排水、供熱、通訊、倉(cāng)儲(chǔ)能力

錦州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)累計(jì)完成基本建設(shè)總投資50億元，先期開發(fā)的20平方公里的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)“六通一平”。全區(qū)共建成城市化道路39條、79.8公里，電話裝機(jī)容量達(dá)到15000門，日供水能力達(dá)到6萬(wàn)噸，65公里的排水管線均已建成，供電能力達(dá)到38000千伏安，集中供熱能力達(dá)到150萬(wàn)平方米，區(qū)域綠化面積達(dá)到49萬(wàn)平方米。標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)廠房、倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施、保稅倉(cāng)庫(kù)已全部交付使用。目前，開發(fā)區(qū)總體規(guī)劃的港口、倉(cāng)儲(chǔ)、工業(yè)、商住、旅游五個(gè)功能小區(qū)粗初規(guī)模。

4、項(xiàng)目所在地自然環(huán)境

錦州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)地勢(shì)平坦，大部分為平地，山地極少，全區(qū)最大標(biāo)高為136m，最小標(biāo)高為1.12m。錦州開發(fā)區(qū)屬溫帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫9.4℃，年平均降水541.5mm，無(wú)洪水、海嘯、臺(tái)風(fēng)歷史。全區(qū)海岸線長(zhǎng)17.2公里，近海灘涂2萬(wàn)畝，耕地8.8萬(wàn)畝，盛產(chǎn)高粱、玉米、海蟄、對(duì)蝦、螃蟹、赤貝，是遼西地區(qū)最大的水產(chǎn)品基地和著名的漁米之鄉(xiāng)。

5、項(xiàng)目所在地科研能力及從業(yè)人員狀況

錦州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)現(xiàn)有全日制高中一所、初中二所、小學(xué)26所，師資總數(shù)442人。其中高中已正式更名為“錦州市第四高級(jí)中學(xué)”，并成為北京師范大學(xué)教育教學(xué)指導(dǎo)校。目前，正在籌建一所重點(diǎn)小學(xué)。錦州是遼寧省科研、教育密集區(qū)之一，現(xiàn)有高等院校8所，中等專業(yè)學(xué)校11所，技工學(xué)校13所，職業(yè)技術(shù)中學(xué)80余所，各類科研機(jī)構(gòu)57所，其中有國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部53研究所、遼寧工學(xué)院、遼寧省郵電設(shè)計(jì)院和市322研究所等多家電子信息科研機(jī)構(gòu)，錦州已成為全國(guó)科技發(fā)達(dá)地區(qū)和中科院“面向世界、面向經(jīng)濟(jì)、面向未來(lái)、開發(fā)高科技產(chǎn)品”的兩個(gè)重點(diǎn)合作地區(qū)之一。

三、市場(chǎng)預(yù)測(cè)

新型電力半導(dǎo)體器件——絕緣柵雙極晶體管（IGBT）和金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）是一種集高頻率、高電壓、大電流于一身的新一代理想的電力半導(dǎo)體器件，是電力電子技術(shù)的第三次革命的代表產(chǎn)品，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)電力電子空白的產(chǎn)品。

中國(guó)電力電子市場(chǎng)發(fā)展較快，“九五”其間將以15–20%速度發(fā)展，1996年電力電子市場(chǎng)總需求量為50億元人民幣，2000年達(dá)到130億元人民幣。

預(yù)計(jì)“十五”期間電力電子器件的年平均增長(zhǎng)速度將超過(guò)20%，到2005年銷售額將達(dá)110億元。MOSFET和IGBT等新型電力電子器件的年平均增長(zhǎng)率為25%，較一般電力電子器件的年平均增長(zhǎng)率高。

中國(guó)市場(chǎng)需求的新型電力電子半導(dǎo)體器件基本依靠進(jìn)口。2000年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)所需MOSFET和IGBT約為1.4億只，2005年將達(dá)5億只。

四、效益評(píng)估

經(jīng)測(cè)算，稅前內(nèi)部收益率為25.66%；稅后內(nèi)部收益率為24.26%，均大于行業(yè)基準(zhǔn)收益率12%。項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)年稅后利潤(rùn)為6230萬(wàn)元，銷售利潤(rùn)率為20.09%；成本利潤(rùn)率為27.39%；總投資利潤(rùn)率25.08%；稅后靜態(tài)投資回收期為6.03年，稅后動(dòng)態(tài)投資回收期為7.53年。

具有一個(gè)或多個(gè)在電氣上與溝道相互絕緣的柵極的場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體器件。絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管是利用半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)效應(yīng)進(jìn)行工作的。由于它的柵極處于絕緣狀態(tài)，所以輸入電阻極高，可達(dá)105Ω。它和結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的不同之處在于導(dǎo)電機(jī)理和電流控制原理不同。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管利用耗盡層的寬度變化來(lái)改變導(dǎo)電溝道的寬窄，達(dá)到控制漏極電流的目的。絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管則利用半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)效應(yīng)，由感應(yīng)電荷的多少來(lái)改變導(dǎo)電溝道的寬窄，達(dá)到控制電流的目的。絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，常用二氧化硅(Si_O2)為金屬柵極和半導(dǎo)體之間的絕緣層即金屬一氧化物半導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱MOS(meta-loxide-sem_icon_ductor)管，因此絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管又稱MOSFET。它有N溝道和P溝道兩類，而每一類又分增強(qiáng)型和耗盡型兩種。增強(qiáng)型就是在uGS=0時(shí)，漏源之間沒有導(dǎo)電溝道;反之，在uGS=0時(shí)，漏源之間存在導(dǎo)電溝道的稱為耗盡型。

Idss—飽和漏源電流。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，柵極電壓UGS=0時(shí)的漏源電流。

Up—夾斷電壓。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓。

Ut—開啟電壓。是指增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效管中，使漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓。

gM—跨導(dǎo)。是表示柵源電壓UGS—對(duì)漏極電流ID的控制能力，即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gM是衡量場(chǎng)效應(yīng)管放大能力的重要參數(shù)。

BVDS—漏源擊穿電壓。是指柵源電壓UGS一定時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項(xiàng)極限參數(shù)，加在場(chǎng)效應(yīng)管上的工作電壓必須小于BVDS.

PDSM—最大耗散功率。是一項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。使用時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)際功耗應(yīng)小于PDSM并留有一定余量。

IDSM—最大漏源電流。是一項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)，漏源間所允許通過(guò)的最大電流。場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超過(guò)IDSM。2100433B

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場(chǎng)效晶體管。金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管依照其溝道極性的不同，可分為電子占多數(shù)的N溝道型與空穴占多數(shù)的P溝道型，通常被稱為N型金氧半場(chǎng)效晶體管（NMOSFET）與P型金氧半場(chǎng)效晶體管（PMOSFET）。

早期金氧半場(chǎng)效晶體管柵極使用金屬作為材料，但由于多晶硅在制造工藝中更耐高溫等特點(diǎn)，許多金氧半場(chǎng)效晶體管柵極采用后者而非前者金屬。然而，隨著半導(dǎo)體特征尺寸的不斷縮小，金屬作為柵極材料最近又再次得到了研究人員的關(guān)注。

金氧半場(chǎng)效晶體管在概念上屬于絕緣柵極場(chǎng)效晶體管（Insulated-Gate Field Effect Transistor,IGFET）。而絕緣柵極場(chǎng)效晶體管的柵極絕緣層，有可能是其他物質(zhì)，而非金氧半場(chǎng)效晶體管使用的氧化層。有些人在提到擁有多晶硅柵極的場(chǎng)效晶體管組件時(shí)比較喜歡用IGFET，但是這些IGFET多半指的是金氧半場(chǎng)效晶體管。

今日半導(dǎo)體組件的材料通常以硅為首選，但是也有些半導(dǎo)體公司發(fā)展出使用其他半導(dǎo)體材料的工藝，當(dāng)中最著名的例如國(guó)際商業(yè)機(jī)器股份有限公司使用硅與鍺的混合物所發(fā)展的硅鍺工藝（SiGe process）。而可惜的是很多擁有良好電性的半導(dǎo)體材料，如砷化鎵（GaAs），因?yàn)闊o(wú)法在表面長(zhǎng)出品質(zhì)夠好的氧化層，所以無(wú)法用來(lái)制造金氧半場(chǎng)效晶體管組件。

當(dāng)一個(gè)夠大的電位差施于金氧半場(chǎng)效晶體管的柵極與源極之間時(shí)，電場(chǎng)會(huì)在氧化層下方的半導(dǎo)體表面形成感應(yīng)電荷，而這時(shí)就會(huì)形成反轉(zhuǎn)溝道（inversion channel）。溝道的極性與其漏極（drain）與源極相同，假設(shè)漏極和源極是n型，那么溝道也會(huì)是n型。溝道形成后，金氧半場(chǎng)效晶體管即可讓電流通過(guò)，而依據(jù)施于柵極的電壓值不同，可由金氧半場(chǎng)效晶體管的溝道流過(guò)的電流大小亦會(huì)受其控制而改變。