多種功率半導體在不同領域具有的優(yōu)勢

　　功率電子器件，也稱為功率半導體器件，用于功率轉換和功率控制電路中的高功率（通常指電流數(shù)萬至數(shù)千安培，電壓數(shù)百伏或更高）電子器件。它可以分為半控器件、全控器件和非可控器件，其中晶閘管是半控器件，耐壓和電流容量是所有器件中最高的；功率二極管是一種不可控器件，結構原理簡單，工作可靠；它也可以分為電壓驅動器件和電流驅動器件，其中GTO和GTR是電流驅動器件；IGBT和功率MOSFET是電壓驅動器件。

　　功率半導體器件是電力電子電路的重要組成部分，理想的功率半導體器件應具有良好的靜態(tài)和動態(tài)特性，在截止狀態(tài)下能夠承受高電壓和小泄漏電流。在接通狀態(tài)下，可以流過大電流和極低的管壓降。在開關轉換過程中縮短接通和斷開時間。開態(tài)損耗、關態(tài)損耗和開關損耗應該很小。

　　功率半導體器件是現(xiàn)代電力電子轉換器的核心，在器件的可靠性、成本和性能方面起著非常重要的作用。功率半導體器件根據(jù)集成度可分為功率IC和功率半導體分立器件。功率IC是集成在半導體芯片上的功率分立器件和驅動、保護等電路；功率分立器件可分為二極管、晶體管、晶閘管三大類，晶體管在MOSFET、IGBT、BJT中廣泛應用。

　　不同的功率半導體具有不同的優(yōu)勢領域。功率二極管結構簡單、成本低，廣泛應用于消費電子和工業(yè)；晶閘管適用于高功率和低頻工業(yè)場景，在可控性方面優(yōu)于二極管，常見的應用場景包括電力傳輸、高速鐵路、輕工業(yè)、船舶電力等。在晶體管中，MOSFET具有最佳的高頻特性，但由于其耐電壓特性較差，它們的應用局限于高功率領域，主要用于消費電子、通信、工業(yè)控制和汽車等高頻和低功率場景。IGBT耐壓高，在大功率領域應用優(yōu)勢明顯，高頻特性比MOSFET弱，廣泛應用于智能電網(wǎng)、高鐵、新能源發(fā)電、電動汽車、白色家電等大功率中低頻場景。BJT更適用于低功耗場景，應用頻率低于MOSFET，主要應用于家用電器等領域。

　　MOSFET，簡稱MOSFET，是一種完全受控的電壓驅動功率器件。在結構上，MOSFET的柵極通過絕緣層與其余部分隔開，并且輸入阻抗大，因此所需的驅動功率小。此外，MOS晶體管是多導通的，由于沒有較少的關斷，開關時間和開關損耗顯著減少，使其成為制造AC/DC開關轉換器和DC/DC轉換器的必要設備，特別是在家用電器、汽車和PC電源領域。

　　IGBT是由BJT（雙極晶體管）和MOSFET組成的全控制電壓驅動功率器件，多個IGBT可以集成為IPM模塊。IGBT驅動原理與MOSFET相似，但傳導電流由BJT處理，不僅具有MOSFET輸入阻抗高、驅動功率小、開關速度快的特點，還具有BJT導通電壓低、導通電流大、損耗小的優(yōu)點，在高壓、大電流、高速等方面具有獨特優(yōu)勢。，廣泛應用于軌道交通、智能電網(wǎng)、電動汽車和新能源設備等領域。

　　當今大功率IGBT模塊中的IGBT單元通常使用溝槽柵IGBT。與平面柵結構相比，溝槽柵結構通常采用1μm的加工精度，這大大提高了單元密度。由于柵極溝槽的存在，消除了平面柵極結構器件中相鄰單元之間的結場效應晶體管效應，并引入了一定的電子注入效應，從而降低了導通電阻。這為增加長基區(qū)的厚度和提高器件的耐壓創(chuàng)造了條件。因此，近年來出現(xiàn)的高耐壓和高電流IGBT器件都使用這種結構。

　　BJT是指晶體管，全稱應該是半導體晶體管，也稱為雙極晶體管、晶體管，是一種控制電流的半導體器件，其功能是將微弱信號放大為具有大幅度值的電信號，也用作非接觸開關。晶體管是半導體的基本部件之一，具有電流放大的作用，是電子電路的核心部件。

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　　審核編輯：郭婷