功率半导体器件种类有哪些？作用是什么？

功率半导体器件是指在高电压、高电流、高温等高功率条件下工作的半导体器件，包括大功率二极管、晶闸管、可控硅、铁氧体、场效应管等，功率半导体器件种类很多，每种产品都有它独特的作用，本文会为您科普功率半导体器件的种类、作用。

一、功率半导体器件的种类

功率器件在各自不同的领域发挥着各自重要的作用，按照导通、关断的受控情况可分为不可控、半控和全控型器件，按照载流子导电情况可分为双极型、单极型和复合型器件，按照控制信号情况，可以分为电流驱动型和电压驱动型器件，根据它们的这些结构和特点应用领域也不完全相同。

目前，以MOSFET、IGBT、晶闸管等为代表的主流功率器件，在各自的频率段和电源功率段占有一席之地。功率MOSFET的问世打开了高频应用的大门，这种电压控制型单极型器件，主要是通过栅极电压来控制漏极电流，因而它有一个显著特点就是驱动电路简单、驱动功率小，开关速度快，高频特性好，最高工作频率可达1MHz以上，适用于开关电源和高频感应加热等高频场合，且安全工作区广，没有二次击穿问题，耐破坏性强。

缺点是电流容量小，耐压低，通态压降大，不适宜大功率装置。目前MOSFET主要应用于电压低于1000V，功率从几瓦到数千瓦的场合，广泛应用于充电器、适配器、电机控制、PC电源、通信电源、新能源发电、UPS、充电桩等场合。

IGBT综合了MOSFET和双极型晶体管的优势，有输入阻抗高，开关速度快，驱动电路简单等优点，又有输出电流密度大，通态压降下，电压耐压高的优势，电压一般从600V~6.5kV。IGBT优势通过施加正向门极电压形成沟道，提供晶体管基极电流使IGBT导通，反之，若提供反向门极电压则可消除沟道，使IGBT因流过反向门极电流而关断。

比较而言，IGBT开关速度低于MOSFET，却明显高于GTR；IGBT的通态压降同GTR接近，但比功率MOSFET低很多；IGBT的电流、电压等级与GTR接近，而比功率MOSFET高。由于IGBT的综合优良性能，已经取代GTR，成为逆变器、UPS、变频器、电机驱动、大功率开关电源，尤其是现在炙手可热的电动汽车、高铁等电力电子装置中主流的器件。

二、功率半导体器件的作用

功率半导体器件主要用于电力电子和能源转换领域，能够实现电能的控制、调节、转换和散热等功能，这种器件具有体积小、效率高、可靠性好等优点，广泛应用于工业、交通、军事、医疗等领域。

以下是几种常见的功率半导体器件的应用：

不控器件：典型器件是电力二极管，主要应用于低频整流电路。

半控器件：典型器件是晶闸管,又称可控硅，广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电路中，应用场景多为低频。

全控器件：应用领域最广，典型为GTO、GTR、IGBT、MOSFET，广泛应用于工业、汽车、轨道牵引、家电等各个领域。

IGBT（绝缘栅双极晶体管）：N沟道增强型场控复合器件，兼具MOSFET和双极性器件的优点。

MCT（MOS控制晶闸管）：新型MOS与双极复合型器件，采用集成电路工艺，在普通晶闸管结构中制作大量MOS器件，通过MOS器件的通断来控制晶闸管的通断。

IGCT（集成门极板换流晶闸管）：用于巨型电力电子成套装置中的新型电力半导体器件。

IEGT（电子注入增强栅晶体管）：耐压达4KV以上的IGBT系列电力电子器件，通过采取增强注入的结构实现了低通态电压，使大容量电力电子器件取得飞跃性发展。

IPEM（集成电力电子模块）：将电力电子装置的诸多器件集成在一起的模块，实现了电力电子技术的智能化和模块化。

PEBB（电力电子模块）：在IPEM基础上发展起来的可处理电能集成的器件或模块。

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