功率半导体器件知识科普

功率半导体通过对电流与电压进行调控实现电能在系统中的形式转换与传输分配，能够实现电能转换和电路控制，在电路中主要起着功率转换、功率放大、功率开关、线路保护、逆变（直流转交流）和整流（交流转直流）等作用。

作为电子系统底层能量流的核心，功率半导体是电子系统正常运行的基础，在工业控制、电源电力、消费电子、新能源汽车、通信等领域都有较多应用。

功率半导体主要由模拟 IC 中的功率 IC（电源管理芯片） 以及分立器件中的功率器件组成。功率器件按结构划分包括二极管、晶闸管及晶体管等品类。

晶闸管：由PNPN四层半导体组成；当晶闸管接入正向电压并产生足够大电流时，晶闸管就可导通，由于一旦导通后门极失效，因而为半控型器件。通态内阻最小，发热最少，承受过电流能力极强且耐高压，可直接用于控制交流电。

二极管：二极管是由PN结或肖特基结(金属-半导体)构成的元件，具备单向特性即电流流动（正向）或不流动（反向）取决于施加电压的方向，以实现交流电整流的功能。根据其应用电压范围及结构可分为整流二极管、快恢复二极管、TVS 二极管及肖特基二极管等。

晶体管：由三个端子组成的器件，可通过控制三端的电流或电压实现器件的导通或关断，包括双极型（BJT）、场效应型及绝缘栅型等器件。（1）BJT（Bipolar Transistor）即双极晶体管，具有电流放大的功能，可以将小信号转换成大信号。（2）MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）即金属-氧化物半导体场效应晶体管：通过控制漏极和源极、栅极与源极之间的电压，可使得电子在器件中形成“沟道”，实现器件的导通；通过调节电压的大小可以控制导通电流大小，最终实现“开”与“关”的切换。（3）IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）即绝缘栅双极型晶体管：作为 MOSFET 和 BJT 组成的复合功率半导体器件，，具备了 MOSFET 输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度快的优势，也具备了 BJT 通态电流大、通电压低、损耗小等优点。

2022 年全球功率半导体（含功率器件及电源管理芯片）市场规模约为 543 亿美元，占半导体市场 9%；其中分立功率器件 281 亿美元，电源管理芯片 262 亿美元 。

来源：功率半导体生态圈

审核编辑：汤梓红