功率半導體的市場應用及發展趨勢預測

　　近日，國內功率半導體廠商的好消息不斷，先是由佛山合芯半導體有限公司投資的合芯高端功率半導體項目全面投產，主要研究三極體、MOSFET封裝測試、可控矽、三端穩壓管、高反壓開關三極體、信號放大三極體、集成電路等;然後是重慶萬國半導體科技有限公司的12英寸功率半導體晶元測試片已順利產出，預計年底正式量產，據悉，這是亞洲首款12寸半導體晶片。

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　　功率半導體器件也叫電力電子器件，它的作用是進行功率處理的，是處理高電壓、大電流的。IGBT和功率MOSFET器件是目前應用最廣泛的電力電子器件，作為新型功率半導體器件，在計算機、通訊、消費電子、汽車電子等領域廣泛應用。

　　功率半導體器件是關係著高鐵動力系統 、汽車動力系統、 消費及通訊電子系統等能否實現自主可控的核心零部件，近年來得到了國家的大力支持，本文將主要為大家講述IGBT和功率MOSFET器件在各行各業的作用和前景。

　　IGBT的應用市場和趨勢

　　IGBT是由BJT和MOS組成的複合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點，適合於直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。IGBT是能源變換與傳輸的核心器件，在軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域應用極廣。

　　目前全球的IGBT器件及模塊基本由歐美日等企業壟斷，英飛凌、三菱、富士電機、仙童半導體等企業佔據全球八成的市場份額。

　　IGBT在電動汽的應用

　　在電動汽車裡面，充電和能源轉換是最常見的部件，IGBT的作用是交流電和直流電的轉換，同時IGBT還承擔電壓的高低轉換的功能。如當汽車進行外界充電時是交流電，要通過IGBT轉變成直流電然後給電池，同時把充電電壓轉換成適當電壓給電池組充電;電池放電時，把通過IGBT把直流電轉變成交流電機使用的交流電，同時實現對交流電機的變頻控制。

　　IGBT的好壞直接影響電動車功率的釋放速度和充電性能，是最關鍵的核心部件。

　　IGBT在軌道交通的應用

　　除了電動車，IGBT在軌道交通應用很廣。在軌道交通中，需要用電力實現對車的供電，大功率交流傳動電力機車內部構成有有兩個重要的功率模塊，即主牽引變流器和輔助變流器。主牽引變流器為牽引機車提供動力，功率最高、電壓最大，輔助變流器為其他非動力電流供電，如空調、車燈、後備電源等，電壓、功率相對較低。

　　IGBT模塊在軌道交通的作用主要是功率轉換、降溫和調節等。如混動車的關鍵組件是發電機和馬達驅動，而發電機和馬達驅動的關鍵是IGBT模塊。由於混動車的工作環境略優於軌道交通，因此可選用等級稍低的車輛級IGBT模塊。實際應用時，可通過將IGBT的位置更靠近基板螺絲固定點的方法，來有效降低基板與散熱片之間的熱阻效應。

　　隨著集成電路的不斷發展，設計和工藝也不斷幾部，高速、微型化的集成模塊成為廠商們更好的選擇。如今的大電流高電壓的IGBT已模塊化,它的驅動電路除了由分立元件構成之外,現在已製造出集成化的IGBT專用驅動電路，其性能更好,整機的可靠性更高及體積更小。

　　功率MOSFET器件的應用與發展前景

　　MOSFET是一種可以廣泛使用在模擬電路與數字電路的場效電晶體，依照其「通道」的極性不同，可分為「N型」與「P型」 的兩種類型，通常又稱為NMOSFET與PMOSFET。MOSFET在數位訊號處理上最主要的成功來自CMOS邏輯電路的發明，這種結構最大的好處是理論上不會有靜態的功率損耗，只有在邏輯門的切換動作時才有電流通過。

　　和IGBT市場類似，目前全球的MOSFET器件由歐美日等企業壟斷，英飛凌、仙童半導體、瑞薩、意法半導體、東芝等廠商佔據了絕大部分。

　　功率MOSFET器件的應用

　　MOSFET自1980年即進入電子商業應用，早期功率MOSFET器件主要是針對PC市場和主板和顯卡升級換代，隨著Type-C接口的普及，MOSFET在功率轉換、過載保護上發揮著重要作用，快充接口統一帶動MOSFET發展。

　　由於MOSFET是電動汽車驅動控制系統和充電樁電源模塊的核心零部件，近年來，隨著物聯網、電動車的發展，汽車電子比重提升，產業需求迅速增長，MOSFET等功率元件也迎來了短期的爆發。

　　功率半導體未來的發展趨勢

　　功率半導體是很多應用領域不可或缺的上遊器件，未來將伴隨著產業的爆發而實現增長。功率半導體的發展將呈現兩大方向，一是功率電子模塊的集成度越來越高，半導體模塊之間的差異，不僅僅體現在連接技術方面，附加有源和無源器件的集成度也是重要的參數;二是功率半導體的智能化，智能功率模塊增加了額外保護和監測功能，如過電流和短路保護、驅動器電源電壓控制等功能，智能模塊技術讓功率半導體成為真正的「智能器件」。