光伏领域IGBT市场飞速增长 2025年光伏领域IGBT市场规模将达73亿-电子发烧友网

功率半导体

功率半导体器件（Power Electronic Device）又称为电力电子器件和功率电子器件，是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件，其作用主要分为功率转换、功率放大、功率开关、线路保护和整流等。

光伏逆变器是指可以将光伏（PV）太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电（AC）的逆变器，可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。光伏逆变器是光伏阵列系统中重要的系统平衡之一，可以配合一般交流供电的设备使用。太阳能逆变器有配合光伏阵列的特殊功能，例如最大功率点追踪及孤岛效应保护的机能。

各国对于新能源的需求日益增加，全球光伏新增装机量不断扩大，带动光伏逆变器需求增速加快。逆变器是太阳能光伏发电系统中的关键部分，是将直流电转化为用户可以使用的交流电的必要过程。在光伏逆变器中，分升压模块和逆变两部分电路，其中逆变电路中一般使用IGBT模块。采用IGBT作为太阳能光伏发电关键电路的开关功率器件有利于减少整个系统损耗，促进光伏整体发电速率。

IGBT的定义

IGBT是一种可实现电路控制与电能转化的功率半导体，应用范围广泛，光伏IGBT应用于光伏逆变器，是影响其性能的重要部件。IGBT又称绝缘栅双极性晶体管，是由BJT（双极型三极管）与MOSFET（绝缘型场效应管）组成的复合型全控电压驱动式功率半导体器件，在电路中作为电路开关，通过开关控制改变电压，拥有栅极G、集电极C、与发射极E，由栅极与发射极之间的电压决定其导通与关断。IGBT的用途包括变频、整流、变压、放大功率与功率控制等，是电子装置中电能转换与电路控制的核心。IGBT同时具备MOSFET输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度快和BJT通态电流大、导通压降低、开关损耗小的优点，适用于中、大功率应用的电力电子器件。当前普遍应用于650-6500V的中高压领域，主要包括工业控制、白色变频家电、风电、光伏、新能源汽车等。以下是IGBT的应用和分类。

IGBT的技术演变过程如下图所示：从1980年至今，IGBT经历了六代技术的发展演变，过程如图1所示，分别是第一代平面穿通型（P.PT），第二代改进的平面穿通型（P.PT），第三代平面非穿通型（P.NPT），第四代沟槽非穿通型（Trench.NPT），第五代平面栅软穿通型（P.SPT）和第六代沟槽栅电场-截止型（FS-Trench）

IGBT模块产业链主要包括IGBT芯片设计、制造、模块封测三大部分，而根据产业链覆盖程度，可以行业分为IDM、Fabless和Foundry三种运作模式。产业链上游为原材料的生产与制造，中游涉及IGBT的制造与封装测试，下游为光伏逆变器生产商。晶圆是制造功率器件等半导体器件的基本材料，其所需制造原材料主要为硅片及硅基材料、光掩模、光刻胶辅材、湿电子化学品、溅射靶材、CMP抛光材料、电子特气等。主要设备为光刻机、薄膜沉积设备、刻蚀机、离子注入设备、抛光设备、测试设备等。当前中国本土厂商在材料与设备上竞争力均较弱。

IGBT作为功率器件，在逆变器中承担着功率变换和能量传输的作用，是逆变器的心脏。IGBT在光伏逆变器的核心利用体现在驱动保护、过电流/短路保护、过温保护、机械故障保护等四个方面。IGBT 在光伏逆变器中主要应用在 DC/DC 升压和 DC/AC 逆变电路中，小编找到两个示意图如下。