一. 功率半导体
功率半导体是用于电能转换、控制和保护的半导体器件,用于高电压、大电流场景,是电力电子系统的核心。
1.1 作用
(1)电能转换:AC-DC(交流转直流)、DC-DC(直流转直流)、DC-AC(直流转交流)、AC-AC(交流转交流)。
(2)电能控制:通过控制器件的导通/关断状态,实现对电压、电流、频率的精准调控。
(3)电路保护:电路出现异常(如过流/过压/短路)时,可快速关断,防止设备损坏。
1.2 分类
(1)一代:二极管(低压领域)、晶闸管(高压领域);由简单的PN结组成,开关速度慢。
(2)二代:MOSFET(中低压领域)、IGBT(高压领域),为目前主要品种,市场占比40%、25%。
二. MOSFET(金属氧化物半导体场效晶体管)
(1)特点:采用栅极-氧化层-沟道结构,开关速度极快、高压下通态损耗大,适用于中低压场景。
(2)应用:消费电子(手机快充、笔记本电源)、汽车(BMS电池管理、DC-DC转换器、车灯驱动)、工业(电机驱动、UPS)。
(3)海外头部:英飞凌、安森美、东芝、意法半导体。
(4)国内头部:华润微、闻泰科技、东微半导。
三. IGBT(绝缘栅双极型晶体管)
(1)特点:MOSFET栅极+BJT(双极型晶体管)结构,开关速度中等、高压下通态损耗低、适用于高压大电流场景。
(2)分类:
中压IGBT(600V-1200V):用于新能源汽车(电控系统)、新能源(光伏逆变器、风电变流器)、工业(变频器、伺服驱动器)。
超高压IGBT(1700V以上):用于轨交(高铁/地铁牵引变流器)、电网(电网无功补偿装置SVG)。
(3)海外头部:英飞凌、三菱电机、富士电机。
(4)国内头部:斯达半导、士兰微、扬杰科技、捷捷微电。