功率半导体分立器件的分类及应用

由于物联网、可穿戴设备、云计算、大数据、新能源、医疗电子、VR／AR、安防电子等新兴应用领域将成为国内半导体分立器件产业的持续增长点。随着电路越来越复杂、越来越具有多样性，因此功率器件的种类也随之不断的多元化。

功率半导体分立器件分类介绍

• 按照器件结构，分为二极管、功率晶体管、晶闸管等，其中功率晶体管分为双极性结型晶体管（BJT）、结型场效应晶体管（JFET）、金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）等。

• 按照功率处理能力，分为低压小功率半导体分立器件、中功率半导体分立器件、大功率半导体分立器件和高压特大功率半导体分立器件。

• 按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质， (除功率二极管外)可分为电流驱动型与电压驱动型。

电流驱动型：通过从控制端注入或抽出电流实现其关断的功率半导体分立器件。

电压驱动型：通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号实现导通或关断的功率半导体器件。

• 按照控制电路信号对器件的控制程度，可分为不可控型、半控型和全控型。

不可控器件：不能通过控制信号来控制其通断的功率半导体分立器件，代表器件为功率二极管；

半控器件：通过控制信号能够控制其导通而不能控制其关断的功率半导体分立器件，代表器件为晶闸管及其大部分派生器件；

全控器件：通过控制信号既能够控制其导通，又能够控制其关断的功率半导体分立器件，代表器件有绝缘栅双极晶体管、功率场效应晶体管、门极可关断晶闸管等；

• 按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，可分为单极型器件、双极型器件和复合型器件。

单极型器件：有一种载流子（电子或空穴）参与导电的功率半导体分立器件；

双极型器件：由电子和空穴两种载流子参与导电的功率半导体分立器件；

复合型器件：由单极型器件和双极型器件集成混合而成的功率半导体分立器件；

• 按照功率半导体器件衬底材料的不同，现有的功率半导体分立器件的材料可分为三代：

第一代半导体材料主要是以锗（早期产品，现已不常见）和硅为代表。

第二代半导体材料主要是以砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）为代表的化合物半导体材料。

第三代半导体材料主要是以即碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体材料。

功率半导体分立器件的应用十分广泛，新能源汽车及充电系统、轨道交通、智能电网、新能源发电、航空航天及武器装备等也逐渐成为了功率半导体分立器件的新兴应用领域。

• 消费电子：用于各种电子装置的电源及充电系统、功率半导体照明电源、家用电器变频器等。

• 工业电机：工业中需大量应用交直流电机，为其供电的可控整流电源或直流斩波电源、电机的变频驱动系统的核心器件。

• 汽车电子及充电系统：传统汽车的电源、照明等系统；新能源汽车的充电桩(器)、变流器、逆变器等应用。

• 轨道交通：直流机车中的整流装置，交流机车中的变频装置，高铁、动车、磁悬浮列车等轨道交通的直流斩波器，新能源汽车的电力变换系统、驱动控制系统与电池充电系统，以及各种车辆、飞机、船舶中的电源系统。

• 智能电网：智能电网电力传输中的直流输电、柔性交流输电、无功补偿技术、谐波抑制技术以及防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等提高供电质量的技术。

• 新能源发电：光伏逆变、风力发电、太阳能发电、地热能发电、生物能和燃料电池发电系统中的逆变器、变流器等装置中。

• 航空航天：第三代半导体器件超强的抗辐照能力，在航空航天方面有着绝对的应用优势。

• 武器装备：电磁打火装置，远程导弹、雷达、电磁弹射系统的电源系统中。