功率半导体分立器件基础知识了解一下

分立器件测试仪碳排放走向碳中和，新能源汽车兴起，市场上对功率元器件需求猛增。 据英国调查公司Omdia的数据显示，2020年世界功率半导体市场规模约合145亿美元，预计到2024年将增至约173亿美元，同比增长约19％。 随着第三代半导体的崛起，功率半导体已经成为新风口，关于功率半导体分立器件的基础知识确定不了解一下吗？

作为电子系统中的最基本单元，功率半导体器件在包括汽车电子、消费电子、网络通信、电子设备、航空航天、武器装备、仪器仪表、工业自动化、医疗电子等各行业都起着至关重要的作用，被誉为“节能的幕后英雄”。 功率半导体分立器件怎么定义 功率半导体器件（Power Electronic Device）又称为电力电子器件和功率电子器件，是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件，其作用主要分为功率转换、功率放大、功率开关、线路保护和整流等。 功率半导体大致可分为功率半导体分立器件（Power Discrete，包括功率模块）和功率半导体集成电路（Power IC）两大类，在半导体产业中的结构关系如图1所示。其中，功率半导体分立器件是指被规定完成某种基本功能，并且本身在功能上不能再细分的半导体器件。

1957年美国通用电气公司（GE）研制出世界上第一只工业用普通晶闸管(Thyristor)，标志了功率半导体分立器件的诞生。功率半导体分立器件的发展经历了以晶闸管为核心的第一阶段、以MOSFET和IGBT为代表的第二阶段，现在正在进入以宽禁带半导体器件为核心的新发展阶段。 ▲图2半导体功率器件全产业链结构 功率半导体分立器件怎么分类 ❖ 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。（详见之前推文：宽禁带半导体：颠覆者还是搅局者？）