多种功率半导体在不同领域具有的优势

　　功率电子器件，也称为功率半导体器件，用于功率转换和功率控制电路中的高功率（通常指电流数万至数千安培，电压数百伏或更高）电子器件。它可以分为半控器件、全控器件和非可控器件，其中晶闸管是半控器件，耐压和电流容量是所有器件中最高的；功率二极管是一种不可控器件，结构原理简单，工作可靠；它也可以分为电压驱动器件和电流驱动器件，其中GTO和GTR是电流驱动器件；IGBT和功率MOSFET是电压驱动器件。

　　功率半导体器件是电力电子电路的重要组成部分，理想的功率半导体器件应具有良好的静态和动态特性，在截止状态下能够承受高电压和小泄漏电流。在接通状态下，可以流过大电流和极低的管压降。在开关转换过程中缩短接通和断开时间。开态损耗、关态损耗和开关损耗应该很小。

　　功率半导体器件是现代电力电子转换器的核心，在器件的可靠性、成本和性能方面起着非常重要的作用。功率半导体器件根据集成度可分为功率IC和功率半导体分立器件。功率IC是集成在半导体芯片上的功率分立器件和驱动、保护等电路；功率分立器件可分为二极管、晶体管、晶闸管三大类，晶体管在MOSFET、IGBT、BJT中广泛应用。

　　不同的功率半导体具有不同的优势领域。功率二极管结构简单、成本低，广泛应用于消费电子和工业；晶闸管适用于高功率和低频工业场景，在可控性方面优于二极管，常见的应用场景包括电力传输、高速铁路、轻工业、船舶电力等。在晶体管中，MOSFET具有最佳的高频特性，但由于其耐电压特性较差，它们的应用局限于高功率领域，主要用于消费电子、通信、工业控制和汽车等高频和低功率场景。IGBT耐压高，在大功率领域应用优势明显，高频特性比MOSFET弱，广泛应用于智能电网、高铁、新能源发电、电动汽车、白色家电等大功率中低频场景。BJT更适用于低功耗场景，应用频率低于MOSFET，主要应用于家用电器等领域。

　　MOSFET，简称MOSFET，是一种完全受控的电压驱动功率器件。在结构上，MOSFET的栅极通过绝缘层与其余部分隔开，并且输入阻抗大，因此所需的驱动功率小。此外，MOS晶体管是多导通的，由于没有较少的关断，开关时间和开关损耗显著减少，使其成为制造AC/DC开关转换器和DC/DC转换器的必要设备，特别是在家用电器、汽车和PC电源领域。

　　IGBT是由BJT（双极晶体管）和MOSFET组成的全控制电压驱动功率器件，多个IGBT可以集成为IPM模块。IGBT驱动原理与MOSFET相似，但传导电流由BJT处理，不仅具有MOSFET输入阻抗高、驱动功率小、开关速度快的特点，还具有BJT导通电压低、导通电流大、损耗小的优点，在高压、大电流、高速等方面具有独特优势。，广泛应用于轨道交通、智能电网、电动汽车和新能源设备等领域。

　　当今大功率IGBT模块中的IGBT单元通常使用沟槽栅IGBT。与平面栅结构相比，沟槽栅结构通常采用1μm的加工精度，这大大提高了单元密度。由于栅极沟槽的存在，消除了平面栅极结构器件中相邻单元之间的结场效应晶体管效应，并引入了一定的电子注入效应，从而降低了导通电阻。这为增加长基区的厚度和提高器件的耐压创造了条件。因此，近年来出现的高耐压和高电流IGBT器件都使用这种结构。

　　BJT是指晶体管，全称应该是半导体晶体管，也称为双极晶体管、晶体管，是一种控制电流的半导体器件，其功能是将微弱信号放大为具有大幅度值的电信号，也用作非接触开关。晶体管是半导体的基本部件之一，具有电流放大的作用，是电子电路的核心部件。

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　　审核编辑：郭婷