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最近芯片板块真是“涨势汹汹”啊，很多人可能很心动想了解一下，但涉及到科技总会有很多看不懂的名词，让人头疼。 今天就带大家来简单了解一种半导体——功率半导体。 你可能没听过，但你日常用的、接触到的很多东西都会用到它。功率半导体是电力电子装置实现电能转换、电源管理的核心器件。它的主要功能是变频、变相、变压、逆变、整流、增幅、开关等等，相关产品还具有节能的作用。 变频、变相、变压、逆变......这些词都是什么意思呢？ 变频就是改变供电频率，把50Hz的固定电网频率改为30—130Hz的变化频率，同时使电源电压适应范围达到142—270V，可以解决由于电网电压的不稳定而影响电器工作的难题。 将直流电转换为交流电的过程叫做逆变，交流电转换为直流电的过程叫做整流。 电动汽车的马达使用的电流是三相电，蓄电池输出的直流电经过逆变后成为单向交流电，将单向交流电变为三相电的过程叫做变相。 在汽车中，汽车蓄电池的输入电压在12V-36V，而民用电电压为 220V，将民用电电压转换至输入电压的过程叫做变压。 汽车蓄电池输出的电压很低，无法满足各个模块的需求，将低电压转换成高电压的过程叫做增幅。 小编也对这一堆物理名词迷迷糊糊，高中物理......多么遥远的记忆。 无论是水电、核电、火电还是风电，甚至各种电池提供的化学电能，大部分均无法直接使用，75%以上的电能应用需要用功率半导体器件进行功率变换以后才能供设备使用。 功率半导体包括功率分立器件和功率集成电路（功率IC）。 、 功率IC 功率IC通常由功率器件、电源管理芯片和驱动电路集成而来，能承受的电流比较小，主要应用在小电流和低电压的环境，能承受大电流的模块一般是IGBT集成形成的IPM模块。 功率IC主要包括以下五大类： 线性稳压器：传统线性稳压器、LDO 稳压器； 开关稳压器：AC-DC开关稳压器、DC-DC开关稳压器、隔离开关控制器、 非隔离开关控制器； 开关 IC：电压监控器、定序器、开关、热插拔控制器、以太网电源控制器； 电压基准：缓冲放大器、交流放大器； 其他功率管理IC：以太网供电控制器、功率因数校正控制器、多通道电源管理 IC、多芯片功率级、单芯片功率级、热插拔控制器和其他电源管理IC。 功率IC具有体积小，重量轻，能承受的电流比较小，寿命长，可靠性高性能好，成本低、便于大规模生产等特点。 功率分立器件 功率分立器件根据可控性可分为三类：不可控型功率器件、半控型功率器件、全控型功率器件。可控性指的是器件的开通和关断是否可控。不可控型是两者皆不可控；半控型是可以控制开通，但不能控制关断；全控型是两者皆可控制。 不可控器件主要是功率二极管，结构和原理简单，工作可靠，通常用于稳压电路、整流电路、检波电路等，应用在工业、电力系统等领域。 半控型器件主要是晶闸管（SCR）及其派生器件，晶闸管主要用于电力变换与控制，可以用微小的信号功率对大功率的电流进行控制和变换。晶闸管的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、交通运输、军事科研、商业、民用电器等方面广泛采用的电子元器件。 全控型器件以IGBT和MOSFET等器件为主，广泛应用于计算机、消费电子、汽车电子等行业。 功率器件经历了近70年的发展历程。20世纪40年代，功率器件以二极管为主，主要产品是肖特基二极管、快恢复二极管等；晶闸管出现于1958年，兴盛于六七十年代；近20年来各个领域对功率器件的电压和频率要求越来越严格，MOSFET 和IGBT逐渐成为主流。 MOSFET MOSFET全称是金属氧化物半导体场效应管，是一种广泛使用在模拟与数字电路的场效应晶体管，具有高频、驱动简单、抗击穿性好等特点。 MOSFET的优点是开关速度很高，通常在几十纳秒至几百纳秒，开关损耗很小，通常用于开关电源；缺点是在高压环境下压降很高，随着电压上升电阻变大，传导损耗很高。 MOSFET占据功率器件最大市场，通常用于计算机、消费电子、汽车和工业等领域。Yole数据显示，2019年全球 MOSFET市场规模为68.54亿美元，占功率器件市场的41.18%。 IGBT IGBT全称是绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极性晶体管)和MOSFET组成的复合功率半导体器件。它既有MOSFET的开关速度高、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小的优点，又有BJT导通电压低、通态电流大、损耗小的优点，在高压、大电流、高速等方面是其他功率器件不能比拟的。 IGBT分为IGBT芯片和IGBT模块，其中IGBT模块是由IGBT芯片封装而来， 具有参数优秀、最高电压高、引线电感小的特点，是IGBT最常见的应用形式，IGBT模块常用于大电流和大电压环境。 根据ASMC数据，2019年全球IGBT市场规模52.54亿美元，占功率器件市场规模的30.10%。其中IGBT 芯片市场规模为12.31亿美元，占比23.43%，IGBT模块市场规模为40.23亿美元，占比76.57%。 作为工业控制及自动化领域的核心器件，IGBT模块在电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等诸多领域都有广泛的应用。 写在最后 随着技术进步与功率半导体器件的不断演进，自上个世纪80年代起，在下游市场中，功率半导体器件MOSFET、IGBT和功率集成电路逐步成为了主流应用器件。 功率半导体的应用领域非常广泛，根据 Yole 数据，2019 年全球功率半导体市场规模为381亿美元，预计到2022年达到426亿美元，复合增长率为 3.79%。其中，汽车、工业和消费电子是功率半导体的前三大终端市场。 作为功率半导体的重要分支，受益于工业、电网、新能源汽车和消费电子领域等新兴应用不断出现，功率器件市场规模不断增长。根据 Yole 数据，2019年全球功率器件市场规模为175亿美元，预计到2025年全球功率器件市场或达225亿美元。 |
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