什么是功率半导体？有哪些类型？

1功率半导体是什么？

功率半导体在电子电路中能够实现功率转换、功率开关、功率放大、线路保护和整流等功能，它是电子装置中实现电能转换与电路控制的核心，作用是改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。

2 功率半导体分类

功率半导体有功率器件和功率IC，功率器件又包含二极管、晶体管和晶闸管，其中晶体管又可根据应用领域和制程可划分为绝缘栅双极型晶体管 （IGBT）、MOSFET和双极型晶体管等；功率IC是一种模拟IC，主要有电源管理IC、驱动IC、AC/DC 和 DC/DC等。

（1）二极管：结构接单，具有单向导电性，广泛应用于消费电子中，主要包括肖特基二极管（SBD）、快恢复二极管（FRD）、超快速恢复二极管、小电流整流二极管、变容二极管等种类。其中SBD适用于小功率场景，而 FRD则适用于较大功率场景;

（2）晶闸管：体积较小，可靠性高，承受电压和电流容量在所有器件中最高，最基础的为SCR（可控硅）、其次常见的有GTO（门极可关断晶闸管），多用于高压直流输电和轨交领域;

（3）晶体管：是市场份额最大的种类，根据应用领域和制程的不同，又可分为IGBT，MOSFET和双极型晶体管等。

①MOSFET （Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）中文为金氧半场效晶体管，使用在模拟电路和数字电路的一种场效应晶体管，可以广泛的运用于开关电源、镇流器、高频感应加热等领域。MOSFET的优势是能够实现较大的导通电流，使其达到上千安培，并且可以在较高频率下运行可以达到MHz甚至几十MHz，具有驱动简单、高频特性好的特点，缺点是器件的耐压能力一般。

②IGBT是BJT和MOSFET组成的复合功率半导体器件，同时具备二者的优点，具有开关速度高、输入阻抗高、控制功率低、驱动电路简单、开关损耗小、导通电压低、通态电流大、损耗小等优点。它是电子行业的CPU。

3 不同功率半导体的应用场景

由于不同功率半导体产品具有不同的性能，因而它们的应用场景也不相同。

（1）二极管主要用于整流、检波以及作为开关元件。作为最常用的电子元件之一，二极管具有单向导电性，可承受的电压电流较小，因此二极管主要用于整流、检波以及作为开关元件;

（2）晶闸管广泛应用在可控整理、交流调压、变频器和逆变器等电路中。晶闸管能在高压和大电流下的情况下工作，具有双向、逆导、门极关断、BTG和温控晶闸管等不同类型，被广泛应用于可控整理、交流调压、变频器和逆变器等电路中;

（3）晶体管是电子电路的核心元件，主流的晶体管有MOSFET和IGBT，其中，MOSFET广泛的运用于开关电源、镇流器、高频感应加热等领域，IGBT适应于低频率、高功率的场景，广泛应用于逆变器、变频器和电源开关等领域。前者具有驱动简单、高频特性好的特点，具有双向导电特性，主要用于高频率，低功率的工作环境，广泛运用于消费电子、通信、工控和汽车电子等领域;IGBT则具有开关频率高、不耐超高压和可改变电压等特征，主要适用于低频率、高功率的工作环境，广泛应用于逆变器、变频器和电源开关等领域。

MOSFET、IGBT等功率半导体器件是汽车电动化的受益核心。新能源汽车需要使用大量的电力设备，将实现能量的转换。新能源汽车中AC/DC充电机变换器、DC/DC升压变换器、DC/DC降压变换器、双向DC/AC逆变器、充电桩等部件需要了大量的功率半导体实现能量的转换。

（4）功率IC：是将控制电路和大功率器件集成在同一片芯片上的集成电路，体积小，重量轻，寿命长，性能好，广泛应用于计算机、网络通信、消费电子和工业控制等领域。

来源：三个皮匠报告

审核编辑 ：李倩