【基础知识】功率半导体器件的简介

2019-2-26 17:04:37 10502 功率半导体

0 功率半导体器件概述功率半导体器件基本概念功率半导体器件（Power Semiconductor Device）又称电力电子器件（Power Electronic Device）。 1940年贝尔实验室在研究雷达探测整流器时，发现硅存在PN结效应，1958年美国通用电气（GE）公司研发出世界上第一个工业用普通晶闸管，标志着电力电子技术的诞生。从此功率半导体器件的研制及应用得到了飞速发展，并快速成长为电子制造业的核心器件之一，还独立成为电子电力学科。作为制造业大国，功率半导体器件在中国大陆的工业、消费、军事等领域都有着广泛应用，具有很高的战略地位。功率半导体器件分类从发展历程看，功率半导体器件先后经历了：全盛于六七十年代的传统晶闸管、近二十年发展起来的功率MOSFET及其相关器件，以及由前两类器件发展起来的特大功率半导体器件，它们分别代表了不同时期功率半导体器件的技术发展进程。概括来说，功率半导体器件主要有功率模组、功率集成威廉希尔官方网站（即Power IC，简写为PIC，又称为功率IC）和分立器件三大类；其中，功率模组是将多个分立功率半导体器件进行模块化封装；功率IC对应将分立功率半导体器件与驱动/控制/保护/接口/监测等外围威廉希尔官方网站集成；而分立功率半导体器件则是功率模块与功率IC的关键。图表1 功率半导体器件分类（来源：中泰证券研究所）功率半导体器件又可根据对威廉希尔官方网站信号的可控程度分为全控型、半控型及不可控型；或按驱动威廉希尔官方网站信号性质分为电压驱动型、电流驱动型等划分类别。常用到的功率半导体器件有Power Diode（功率二极管）、SCR（晶闸管）、GTO（门极可关断晶闸管）、GTR（大功率电力晶体管）、BJT（双极晶体管）、MOSFET（电力场效应晶体管）、IGBT（绝缘栅双极晶体管）、SIT（静电感应晶体管）、BSIT（双极型静电感应晶体管）、SITH（静电感应晶闸管）、MCT（MOS控制晶闸管）、IGCT（集成门极换流晶闸管）、IEGT（电子注入增强栅晶体管）、IPEM（集成电力电子模块）、PEBB（电力电子积木）等。图表2 功率半导体器件分类方式及代表类型（来源：电力电子技术馆）不同功率半导体器件，其承受电压、电流容量、阻抗能力、体积大小等特性也会不同，实际使用中，需要根据不同领域、不同需求来选用合适的器件。图表3 功率半导体器件比较（来源：中信证券研究部）随着技术的不断进步，功率半导体器件在不断演进。自上世纪80年代起，功率半导体器件MOSFET、IGBT和功率集成威廉希尔官方网站逐步成为了主流应用类型。其中IGBT经历了器件纵向结构、栅极结构以及硅片加工工艺等7次技术演进，目前可承受电压能力从第四代的3000V跃升到了第七代的6500V，并且实现了高频化（10-100kHz）应用。功率半导体器件主要应用领域作为电能/功率处理的核心器件，功率半导体器件主要用于电力设备的电能变换和威廉希尔官方网站控制，更是弱电控制与强电运行之间的沟通桥梁，主要作用是变频、变压、变流、功率放大和功率管理，对设备正常运行起到关键作用。与此同时，功率半导体器件还具有绿色节能功能，被广泛应用于几乎所有的电子制造业，目前正从传统工业制造和4C产业向新能源、电力机车、智能电网等领域发展。另外，不同的细分领域，对功率半导体器件的电压承受能力要求也不一样，以IGBT为例，消费电子电压一般在600V以下，太阳能逆变器及新能源汽车要求在600V-1200V，而轨道交通要求最高，范围在3300V-6500V之间。图表4 功率半导体器件的应用及工作频率（来源：Applied Materials）注：IPM即智能功率模块，常见类型有IGBT类本文来源：来源：宽禁带半导体技术创新联盟 4
举报淘帖0 只看该作者相关推荐 • 什么是基于SiC和GaN的功率半导体器件？ 9500 • 半导体功率器件的分类 4466 • 半导体C-V测量基础知识，总结的太棒了 3936 • 半导体基础知识 3816 • DAQ基础知识简介 2902 • 半导体基础知识与晶体管工艺原理 2624 • 半导体元件基础知识及其应用威廉希尔官方网站 64274 • 半导体物理基础知识pdf 56962 • 功率半导体器件应用手册 8898 • 功率半导体器件应用基础 5462 1条评论发表评论只看该作者

王栋春 · 2019-2-26 21:05:12 沙发现在连智能IPM都出现了

赞 1 回复举报赵师傅 2019-2-27 09:09 嗯，科技进步很快！盛似摩尔定律~ 赞回复举报