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皓天鑫
功率半導(dǎo)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(yīng)用廣泛的電力電子器件，作為新型功率半導(dǎo)體器件，在計算機、通訊、消費電子、汽車電子等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
功率半導(dǎo)體器件是關(guān)系著高鐵動力系統(tǒng) 、汽車動力系統(tǒng)、 消費及通訊電子系統(tǒng)等能否實現(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，適合于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(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、電動汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。
目前的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、仙童半導(dǎo)體等企業(yè)占據(jù)八成的市場份額。
IGBT在電動汽的應(yīng)用
在電動汽車里面，充電和能源轉(zhuǎn)換是常見的部件，IGBT的作用是交流電和直流電的轉(zhuǎn)換，同時IGBT還承擔(dān)電壓的高低轉(zhuǎn)換的功能。如當(dāng)汽車進行外界充電時是交流電，要通過IGBT轉(zhuǎn)變成直流電然后給電池，同時把充電電壓轉(zhuǎn)換成適當(dāng)電壓給電池組充電；電池放電時，把通過IGBT把直流電轉(zhuǎn)變成交流電機使用的交流電，同時實現(xiàn)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，是關(guān)鍵的核心部件。
IGBT在軌道交通的應(yīng)用
除了電動車，IGBT在軌道交通應(yīng)用很廣。在軌道交通中，需要用電力實現(xiàn)對車的供電，大功率交流傳動電力機車內(nèi)部構(gòu)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，功率高、電壓大，輔助變流器為其他非動力電流供電，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。如混動車的關(guān)鍵組件是發(fā)電機和馬達驅(qū)動，而發(fā)電機和馬達驅(qū)動的關(guān)鍵是IGBT模塊。由于混動車的工作環(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。實際應(yīng)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(yīng)。
隨著集成電路的不斷發(fā)展，設(shè)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(qū)動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(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)字信號處理上主要的成功來自CMOS邏輯電路的發(fā)明，這種結(jié)構(gòu)大的好處是理論上不會有靜態(tài)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、過載保護上發(fā)揮著重要作用，快充接口統(tǒng)一帶動MOSFET發(fā)展。
由于MOSFET是電動汽車驅(qū)動控制系統(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和監(jiān)測功能，如過電流和短路保護、驅(qū)動器電源電壓控制等功能，智能模塊技術(shù)讓功率半導(dǎo)體成為真正的“智能器件”。
(原標題：功率半導(dǎo)體的市場應(yīng)用及發(fā)展趨勢預(yù)測)
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