功率半导体
功率半导体
- 功率半导体作为电子电力设备中电能转换与电路控制的核心，主要用于
改变电子装置中电压和频率、直流交流转换（变频、变压、变流和功率管理）等。 - 功率半导体可以分为功率IC和功率分立器件两大类。
- 功率分立器件主要包括二极管、晶闸管、晶体管等产品；功率IC可分为AC-DC、AC-DC和PMIC等器件。
示意图
来源：华润微招股书
功率器件
按控制程度分类
- 根据可控性分类可以将功率半导体分为不可控型（二极管）、半可控型（晶闸管为主）及全控型（IGBT、MOSFET为主）
- 二极管、晶闸管等传统器件在较复杂的高频率下应用较为困难，但优势在于成本较低，生产工艺相对简单，主要适用于结构相对简单的产品领域
- IGBT、MOSFET等器件更多应用于
高压、高可靠性领域，工艺结构相对复杂且生产工艺难度较高，成本也相对较高，在汽车、逆变器、轨交等领域广泛使用
可控性定义
- 不可控：无法控制信号的通断，只能整流 (交流变直流) 使用，不可控制导通、关断；
- 半可可控：可以通过开关使用，但不易驱动，损耗大，难以实现高频化变流
- 完全可控：可以完全按照需要实现信号的控制
注：半可控型 (晶闸管为主)，实现用小功率控件控制大功率设备。它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用。
各类功率半导体特性
来源：东亚前海证券研究所
按照器件结构
- 二极管
- 功率晶体管：细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
- 晶闸管等
按信号性质 (功率二极管除外)
- 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
按衬底材料
- 第一代半导体材料：以锗（早期产品，现已不常见）和硅为代表
- 第二代半导体材料：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：以即碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体材料