功率半導(dǎo)體器件知識科普

功率半導(dǎo)體通過對電流與電壓進(jìn)行調(diào)控實現(xiàn)電能在系統(tǒng)中的形式轉(zhuǎn)換與傳輸分配，能夠?qū)崿F(xiàn)電能轉(zhuǎn)換和電路控制，在電路中主要起著功率轉(zhuǎn)換、功率放大、功率開關(guān)、線路保護(hù)、逆變（直流轉(zhuǎn)交流）和整流（交流轉(zhuǎn)直流）等作用。

作為電子系統(tǒng)底層能量流的核心，功率半導(dǎo)體是電子系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)，在工業(yè)控制、電源電力、消費電子、新能源汽車、通信等領(lǐng)域都有較多應(yīng)用。

功率半導(dǎo)體主要由模擬 IC 中的功率 IC（電源管理芯片） 以及分立器件中的功率器件組成。功率器件按結(jié)構(gòu)劃分包括二極管、晶閘管及晶體管等品類。

晶閘管：由PNPN四層半導(dǎo)體組成；當(dāng)晶閘管接入正向電壓并產(chǎn)生足夠大電流時，晶閘管就可導(dǎo)通，由于一旦導(dǎo)通后門極失效，因而為半控型器件。通態(tài)內(nèi)阻最小，發(fā)熱最少，承受過電流能力極強且耐高壓，可直接用于控制交流電。

二極管：二極管是由PN結(jié)或肖特基結(jié)(金屬-半導(dǎo)體)構(gòu)成的元件，具備單向特性即電流流動（正向）或不流動（反向）取決于施加電壓的方向，以實現(xiàn)交流電整流的功能。根據(jù)其應(yīng)用電壓范圍及結(jié)構(gòu)可分為整流二極管、快恢復(fù)二極管、TVS 二極管及肖特基二極管等。

晶體管：由三個端子組成的器件，可通過控制三端的電流或電壓實現(xiàn)器件的導(dǎo)通或關(guān)斷，包括雙極型（BJT）、場效應(yīng)型及絕緣柵型等器件。（1）BJT（Bipolar Transistor）即雙極晶體管，具有電流放大的功能，可以將小信號轉(zhuǎn)換成大信號。（2）MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）即金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管：通過控制漏極和源極、柵極與源極之間的電壓，可使得電子在器件中形成“溝道”，實現(xiàn)器件的導(dǎo)通；通過調(diào)節(jié)電壓的大小可以控制導(dǎo)通電流大小，最終實現(xiàn)“開”與“關(guān)”的切換。（3）IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）即絕緣柵雙極型晶體管：作為 MOSFET 和 BJT 組成的復(fù)合功率半導(dǎo)體器件，，具備了 MOSFET 輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動電路簡單、開關(guān)速度快的優(yōu)勢，也具備了 BJT 通態(tài)電流大、通電壓低、損耗小等優(yōu)點。

2022 年全球功率半導(dǎo)體（含功率器件及電源管理芯片）市場規(guī)模約為 543 億美元，占半導(dǎo)體市場 9%；其中分立功率器件 281 億美元，電源管理芯片 262 億美元 。

來源：功率半導(dǎo)體生態(tài)圈

審核編輯：湯梓紅