近日,，國內(nèi)功率半導(dǎo)體廠商的好消息不斷,，先是由佛山合芯半導(dǎo)體有限公司投資的合芯高端功率半導(dǎo)體項(xiàng)目全面投產(chǎn),，主要研究三極管,、MOSFET封裝測試,、可控硅、三端穩(wěn)壓管,、高反壓開關(guān)三極管,、信號放大三極管、集成電路等,；然后是重慶萬國半導(dǎo)體科技有限公司的12英寸功率半導(dǎo)體晶元測試片已順利產(chǎn)出,，預(yù)計(jì)年底正式量產(chǎn)，據(jù)悉,，這是亞洲首款12寸半導(dǎo)體芯片,。
功率半導(dǎo)體器件也叫電力電子器件，它的作用是進(jìn)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(yīng)用最廣泛的電力電子器件,，作為新型功率半導(dǎo)體器件,，在計(jì)算機(jī)、通訊,、消費(fèi)電子,、汽車電子等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,。
功率半導(dǎo)體器件是關(guān)系著高鐵動(dòng)力系統(tǒng) 、汽車動(dòng)力系統(tǒng),、 消費(fèi)及通訊電子系統(tǒng)等能否實(shí)現(xiàn)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(yè)的作用和前景,。
IGBT的應(yīng)用市場和趨勢
IGBT是由BJT和MOS組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn),，適合于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器,、開關(guān)電源,、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域,。IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，在軌道交通、智能電網(wǎng),、航空航天,、電動(dòng)汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。
目前全球的IGBT器件及模塊基本由歐美日等企業(yè)壟斷,，英飛凌,、三菱、富士電機(jī),、仙童半導(dǎo)體等企業(yè)占據(jù)全球八成的市場份額,。
IGBT在電動(dòng)汽的應(yīng)用
在電動(dòng)汽車?yán)锩妫潆姾湍茉崔D(zhuǎn)換是最常見的部件,，IGBT的作用是交流電和直流電的轉(zhuǎn)換,，同時(shí)IGBT還承擔(dān)電壓的高低轉(zhuǎn)換的功能。如當(dāng)汽車進(jìn)行外界充電時(shí)是交流電,，要通過IGBT轉(zhuǎn)變成直流電然后給電池,，同時(shí)把充電電壓轉(zhuǎn)換成適當(dāng)電壓給電池組充電；電池放電時(shí),，把通過IGBT把直流電轉(zhuǎn)變成交流電機(jī)使用的交流電,，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對交流電機(jī)的變頻控制。
IGBT的好壞直接影響電動(dòng)車功率的釋放速度和充電性能,，是最關(guān)鍵的核心部件,。
IGBT在軌道交通的應(yīng)用
除了電動(dòng)車，IGBT在軌道交通應(yīng)用很廣,。在軌道交通中,，需要用電力實(shí)現(xiàn)對車的供電，大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車內(nèi)部構(gòu)成有有兩個(gè)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(jī)車提供動(dòng)力,，功率最高、電壓最大,，輔助變流器為其他非動(dòng)力電流供電,，如空調(diào)、車燈,、后備電源等,，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(zhuǎn)換,、降溫和調(diào)節(jié)等。如混動(dòng)車的關(guān)鍵組件是發(fā)電機(jī)和馬達(dá)驅(qū)動(dòng),，而發(fā)電機(jī)和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵是IGBT模塊,。由于混動(dòng)車的工作環(huán)境略優(yōu)于軌道交通，因此可選用等級稍低的車輛級IGBT模塊,。實(shí)際應(yīng)用時(shí),，可通過將IGBT的位置更靠近基板螺絲固定點(diǎn)的方法，來有效降低基板與散熱片之間的熱阻效應(yīng),。
隨著集成電路的不斷發(fā)展,，設(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)電路除了由分立元件構(gòu)成之外,現(xiàn)在已制造出集成化的IGBT專用驅(qū)動(dòng)電路，其性能更好,整機(jī)的可靠性更高及體積更小,。
功率MOSFET器件的應(yīng)用與發(fā)展前景
MOSFET是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管,，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(shù)字信號處理上最主要的成功來自CMOS邏輯電路的發(fā)明,，這種結(jié)構(gòu)最大的好處是理論上不會(huì)有靜態(tài)的功率損耗,，只有在邏輯門的切換動(dòng)作時(shí)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(yè)壟斷,，英飛凌、仙童半導(dǎo)體,、瑞薩,、意法半導(dǎo)體、東芝等廠商占據(jù)了絕大部分,。
功率MOSFET器件的應(yīng)用
MOSFET自1980年即進(jìn)入電子商業(yè)應(yīng)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(zhuǎn)換,、過載保護(hù)上發(fā)揮著重要作用,，快充接口統(tǒng)一帶動(dòng)MOSFET發(fā)展。
由于MOSFET是電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)和充電樁電源模塊的核心零部件,，近年來,，隨著物聯(lián)網(wǎng)、電動(dòng)車的發(fā)展,，汽車電子比重提升,，產(chǎn)業(yè)需求迅速增長，MOSFET等功率元件也迎來了短期的爆發(fā),。
功率半導(dǎo)體未來的發(fā)展趨勢
功率半導(dǎo)體是很多應(yīng)用領(lǐng)域不可或缺的上游器件,，未來將伴隨著產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)而實(shí)現(xiàn)增長。功率半導(dǎo)體的發(fā)展將呈現(xiàn)兩大方向,，一是功率電子模塊的集成度越來越高,，半導(dǎo)體模塊之間的差異，不僅僅體現(xiàn)在連接技術(shù)方面,，附加有源和無源器件的集成度也是重要的參數(shù),；二是功率半導(dǎo)體的智能化，智能功率模塊增加了額外保護(hù)和監(jiān)測功能,，如過電