1功率半導(dǎo)體是什么？

功率半導(dǎo)體在電子電路中能夠?qū)崿F(xiàn)功率轉(zhuǎn)換、功率開關(guān)、功率放大、線路保護和整流等功能，它是電子裝置中實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，作用是改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉(zhuǎn)換等。

2 功率半導(dǎo)體分類

功率半導(dǎo)體有功率器件和功率IC，功率器件又包含二極管、晶體管和晶閘管，其中晶體管又可根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域和制程可劃分為絕緣柵雙極型晶體管 （IGBT）、MOSFET和雙極型晶體管等；功率IC是一種模擬IC，主要有電源管理IC、驅(qū)動IC、AC/DC 和 DC/DC等。

（1）二極管：結(jié)構(gòu)接單，具有單向?qū)щ娦?，廣泛應(yīng)用于消費電子中，主要包括肖特基二極管（SBD）、快恢復(fù)二極管（FRD）、超快速恢復(fù)二極管、小電流整流二極管、變?nèi)荻O管等種類。其中SBD適用于小功率場景，而 FRD則適用于較大功率場景;

（2）晶閘管：體積較小，可靠性高，承受電壓和電流容量在所有器件中最高，最基礎(chǔ)的為SCR（可控硅）、其次常見的有GTO（門極可關(guān)斷晶閘管），多用于高壓直流輸電和軌交領(lǐng)域;

（3）晶體管：是市場份額最大的種類，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域和制程的不同，又可分為IGBT，MOSFET和雙極型晶體管等。

①MOSFET （Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）中文為金氧半場效晶體管，使用在模擬電路和數(shù)字電路的一種場效應(yīng)晶體管，可以廣泛的運用于開關(guān)電源、鎮(zhèn)流器、高頻感應(yīng)加熱等領(lǐng)域。MOSFET的優(yōu)勢是能夠?qū)崿F(xiàn)較大的導(dǎo)通電流，使其達到上千安培，并且可以在較高頻率下運行可以達到MHz甚至幾十MHz，具有驅(qū)動簡單、高頻特性好的特點，缺點是器件的耐壓能力一般。

②IGBT是BJT和MOSFET組成的復(fù)合功率半導(dǎo)體器件，同時具備二者的優(yōu)點，具有開關(guān)速度高、輸入阻抗高、控制功率低、驅(qū)動電路簡單、開關(guān)損耗小、導(dǎo)通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小等優(yōu)點。它是電子行業(yè)的CPU。

3 不同功率半導(dǎo)體的應(yīng)用場景

由于不同功率半導(dǎo)體產(chǎn)品具有不同的性能，因而它們的應(yīng)用場景也不相同。

（1）二極管主要用于整流、檢波以及作為開關(guān)元件。作為最常用的電子元件之一，二極管具有單向?qū)щ娦?，可承受的電壓電流較小，因此二極管主要用于整流、檢波以及作為開關(guān)元件;

（2）晶閘管廣泛應(yīng)用在可控整理、交流調(diào)壓、變頻器和逆變器等電路中。晶閘管能在高壓和大電流下的情況下工作，具有雙向、逆導(dǎo)、門極關(guān)斷、BTG和溫控晶閘管等不同類型，被廣泛應(yīng)用于可控整理、交流調(diào)壓、變頻器和逆變器等電路中;

（3）晶體管是電子電路的核心元件，主流的晶體管有MOSFET和IGBT，其中，MOSFET廣泛的運用于開關(guān)電源、鎮(zhèn)流器、高頻感應(yīng)加熱等領(lǐng)域，IGBT適應(yīng)于低頻率、高功率的場景，廣泛應(yīng)用于逆變器、變頻器和電源開關(guān)等領(lǐng)域。前者具有驅(qū)動簡單、高頻特性好的特點，具有雙向?qū)щ娞匦?，主要用于高頻率，低功率的工作環(huán)境，廣泛運用于消費電子、通信、工控和汽車電子等領(lǐng)域;IGBT則具有開關(guān)頻率高、不耐超高壓和可改變電壓等特征，主要適用于低頻率、高功率的工作環(huán)境，廣泛應(yīng)用于逆變器、變頻器和電源開關(guān)等領(lǐng)域。

MOSFET、IGBT等功率半導(dǎo)體器件是汽車電動化的受益核心。新能源汽車需要使用大量的電力設(shè)備，將實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。新能源汽車中AC/DC充電機變換器、DC/DC升壓變換器、DC/DC降壓變換器、雙向DC/AC逆變器、充電樁等部件需要了大量的功率半導(dǎo)體實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。

（4）功率IC：是將控制電路和大功率器件集成在同一片芯片上的集成電路，體積小，重量輕，壽命長，性能好，廣泛應(yīng)用于計算機、網(wǎng)絡(luò)通信、消費電子和工業(yè)控制等領(lǐng)域。

來源：三個皮匠報告

審核編輯 ：李倩