IGBT技术讲解及全球IGBT供应商排名
功率半导体是电⼦装臵电能转换与电路控制的核⼼，本质上，是通过利⽤半导体的单向导电性实现电源开关和电⼒转换的功能。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%以上的电能应⽤需由功率半导体器件进⾏功率变换以后才能供设备使⽤。
模拟 IC 中的电源管理 IC 与分⽴器件中的功率器件功能相似，⼆者经常集成在⼀颗芯⽚中，因此功率半导体包括功率 IC 和功率器件。功率半导体的具体⽤途是变频、变相、变压、逆变、整流、增幅、开关等，相关产品具有节能的作⽤，被⼴泛应⽤于汽车、通信、消费电⼦和⼯业领域。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。
蓄电池的输⼊电流⼀般是直流电，将交流电转换为直流电的过程叫做整流。汽车运⾏时，蓄电池持续输出直流电，⽽汽车的各个模块需要使⽤交流电，交流电转换为直流电的过程叫做逆变。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。电动汽车的马达使⽤的电流是三相电。
⾸先，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。
功率半导体分类
功率半导体主要分为功率器件、功率 IC。其中功率器件经历了近 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，多个 IGBT可以集成为 IPM 模块，⽤于⼤电流和⼤电压的环境。
功率 IC 是由功率半导体与驱动电路、电源管理芯⽚等集成⽽来的模块，主要应⽤在⼩电流和低电压的环境。根据可控性分类
根据功率半导体的可控性可以将功率半导体分为三类：
第⼀类是不可控型功率器件，主要是功率⼆极管。功率⼆极管⼀般为两端器件，其中⼀端为阴极，另
⼀端为阳极，⼆极管的开关操作完全取决于施加在阴极和阳极的电压，正向导通，反向阻断，电流的⽅向也是单向的，只能正向通过。⼆极管的开通和关断都不能通过器件本⾝进⾏控制，因此将这类器件称为不可控器件。
第⼆类是半控型功率器件，半控型器件主要是晶闸管（SCR）及其派⽣器件，如双向晶闸管、逆导晶闸管等。这类器件⼀般是三段器件，除阳极和阴极外，还增加了⼀个控制⽤门极。半控型器件也具有单向导电性，其开通不仅需在阳极和阴极间施加正向电压，还必须在门极和阴极间输⼊正向可控功率。这类器件⼀旦开通就⽆法通过门极控制关断，只能从外部改变加在阳、阴极间的电压极性或强制阳极电流变为零。这类器件的开通可控⽽关断不可控，因此被称之为半控型器件。
第三类是是全控型器件，以 IGBT 和 MOSFET 等器件为主。这类器件也是带有控制端的三端器件，其控制端不仅可以控制开通，也能控制关断，因此称之为全控型器件。
根据驱动形式分类
根据驱动形式的不同，我们将功率半导体分为三类，第⼀类是电流驱动型，第⼆类是电压驱动型，第三类是光驱动型。
电流驱动型器件有 SCR、BJT、GTO 等，这类器件必须有⾜够的驱动电流才能使器件导通或者关断，本质上是通过极电流来控制器件。GTO 和 SCR ⼀般通过脉冲电流控制，BJT 则需要通过持续的电流控制。
电压控制型电路主要是 IGBT 和 MOSFET 等，这类器件的导通和关断只需要⼀定的电压和很⼩的驱动电流，因此器件的驱动功率很⼩，驱动电路⽐较简单。
光控型器件⼀般是专门制造的功率半导体器件，如光控晶闸管。这类器件的开关⾏为通过光纤和专⽤光发射器来控制，不依赖电流或者电压驱动。
1、⼆极管：最简单的功率器件
⼆极管是最简单的功率器件，由 P 极和 N 极形成 PN 结结构，电流只能从 P极流向 N 极。⼆极管由电流驱动，⽆法⾃主控制通断，电流单向只能通过。⼆极管的作⽤有整流电路、检波电路、稳压电路和各种调制电路。
⼆极管承受的电压和电流较低（锗管导通电压为 0.3V，硅管为 0.7V），电流⼀般不超过⼏⼗毫安，电压和电流过⾼会导致⼆极管被击穿。常见的⼆极管有肖特基⼆极管、快恢复⼆极管、TVS ⼆极管等。
⼆极管应⽤：⼆极管是最简单的功率器件，由于⼆极管具有单向导电的特性，通常⽤于稳压电路、整流电路、检波电路等。齐纳⼆极管通常⽤于稳压电路，在达到反向击穿电压前，齐纳⼆极管的电阻⾮常⾼。达到反向击穿电压时，反向电阻降低，在这个低阻区中电流增加⽽电压保持恒定。TVS ⼆极管常⽤于电路保护，TVS管的响应速度很⾼，当 TVS 管两端经受瞬间⾼能量冲击时，TVS 能以极⾼的速度将⾼阻抗降为低阻抗，从⽽吸收⼤电流，保护电路。
⼆极管市场规模：整流器由⼆极管与⼀些⾦属堆叠⽽成，⼆者在功能上相似，因此将⼆极管和整流器合并研究。根据Yole 的数据，2016 年全球⼆极管及整流器市场规模为 33.43 亿美元，其中整流器市场规模为 27.58 亿美元，占⽐为82.50%。
2、MOSFET：⾼频开关，功率器件最⼤市场
⾦属-氧化物半导体场效应晶体管，可⼴泛运⽤于数字电路和模拟电路。MOSFET 由 P 极、N 极、G 栅极、S 源极和 D 漏级组成。⾦属栅极与 N 极、P 极之间有⼀层⼆氧化硅绝缘层，电阻⾮常⾼。不断增加 G 与 S 间的电压⾄⼀定程度，绝缘层电阻减⼩，形成导电沟道，从⽽控制漏极电流。因此 MOSFET 是通过电压来控制导通，在 G 与 S 间施加⼀定电压即可导通，不施加电压则关断，器件通断完全可控。
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 的导通与阻断都由电压控制，电流可以双向通过。
rapideMOSFET⼯作原理：MOSFET 本质上是⼀个开关，开关的导通和关断完全可控。通过脉宽调制，MOSFET 可以完成变频等功能。假设⼀个器件前 1 秒输⼊电压为 100V，后 1 秒 MOSFET 关断，这 2 秒内相当于持续输⼊ 50V 的等效电压，这就是脉宽调制的原理。通过控制 MOSFET 导通关断可以改变电压和频率。
MOSFET 是功率器件最⼤市场。MOSFET 在功率器件中占⽐最⾼，2018 年全球 MOSFET 市场规模
为 59.61 亿美元，占功率器件市场的 39.78%。MOSFET 的优点在于稳定性好，适⽤于 AC/DC 开关电源、DC/DC 转换器，因此MOSFET 通常⽤于计算机、消费电⼦、汽车和⼯业等领域。Yole 预测到 2022 年 MOSFET下游应⽤中，汽车占⽐为22%，计算机及存储占⽐为 19%，⼯业占⽐为 14%。
gto汽车3、IGBT：电⼒电⼦⾏业“CPU”
绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT(双极型三极管）和 MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合式半导体。IGBT 兼具 MOS 和 BJT 的优点，导通原理与 MOSFET 类似，都是通过电压驱动进⾏导通。IGBT 在克服了 MOSFET 缺点，拥有⾼输⼊阻抗和低导通压降的特点，在⾼压环境下传导损耗较⼩。
IGBT 是电机驱动的核⼼，⼴泛应⽤与逆变器、变频器等，在 UPS、开关电源、电车、交流电机等领域，逐步替GTO、GTR 等产品。IGBT 的应⽤范围⼀般都在耐压 600V 以上，电流 10A 以上，频率 1KHz 以上的区域。IGBT 固有结构导致其作为⾼频开关时损耗较⼤，IGBT ⼯作频率通常为 40-50KHz。IGBT 的导通与阻断都受电压控制，可以双向导通。
IGBT 应⽤：IGBT 的应⽤领域⾮常⼴泛，⼩到家电、数码产品，⼤到航空航天、⾼铁等领域，新能源汽车、智能电⽹等新兴应⽤也会⼤量使⽤ IGBT。按电压需求分类，消费类电⼦应⽤的 IGBT 电压通常在 600V 以下，太阳能逆变器需要1200V 的低损耗 IGBT，动车使⽤的 IGBT 电压在 1700V ⾄ 6500V 之间，智能电⽹应⽤的 IGBT 通常为 3300V。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 的数据，2018 年全球 IGBT 芯⽚市场规模为 11.36 亿美元，IGBT 模块市场规模为 37.61 亿美元，总计 48.97 亿美元，占功率器件市场的 32.68%。
4、功率 IC：功率器件与其他元器件集成，⽤于⼩电流环境
汽车模特图片功率 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，能承受⼤电流的模块⼀般是 IGBT 集成形成的 IPM 模块。功率 IC 可以分为以下五⼤类：线性稳压、开关稳压器、电压基准、开关 IC 和其他功率 IC。
线性稳压器：传统线性稳压器、LDO 稳压器；淄博汽车制造厂
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；
冬天开暖风用内循环还是ac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。
新兴应⽤不断涌现，功率半导体市场持续向好
功率半导体的应⽤领域⾮常⼴泛，根据 Yole 数据，2017 年全球功率半导体市场规模为 327 亿美元，预计到 2022 年达
功率半导体的应⽤领域⾮常⼴泛，根据 Yole 数据，2017 年全球功率半导体市场规模为 327 亿美元，预计到 2022 年达到 426 亿美元，复合增长率为 5.43%。其中，⼯业、汽车、⽆线通讯和消费电⼦是功率半导体的前四⼤终端市场。根据中商产业研究院的数据，2017 年⼯业应⽤市场占全球功率半导体市场的 34%，汽车领域占⽐为 23%，消费电⼦占⽐为20%，⽆线通讯占⽐为 23%。
随着对节能减排的需求⽇益迫切，功率半导体的应⽤领域从传统的⼯业领域和 4C 领域逐步进⼊新能源、智能电⽹、轨道交通、变频家电等市场。
受益于⼯业、电⽹、新能源汽车和消费电⼦领域新兴应⽤不断出现，功率半导体器件市场规模不断增长。根据 Yole 数据，2017 年全球功率半导体器件市场规模为 144.01 亿美元，预计到 2022 年功率半
导体器件市场规模将达到 174.88亿美元，复合增长率为 3.96%。
⼯业领域是功率半导体最⼤的市场，数控机床、牵引机等电机对功率半导体需求很⼤，主要使⽤的功率半导体是IGBT。随着《中国制造 2025》和“⼯业 4.0”不断推进，⼯业的⽣产制造、仓储、物流等流程改造对电机需求不断扩⼤，⼯业功率半导体需求增加。
雷克萨斯rx570
根据中商产业研究院的数据，2016 年全球⼯业功率半导体的市场规模为 90 亿美元，受益于⼯业技术的进步，2020 年全球⼯业功率半导体的市场规模将达到 125亿美元，复合增长率为 8.56%。
汽车中使⽤最多的半导体分别是传感器、MCU 和功率半导体。其中 MCU 占⽐最⾼，其次是功率半导体，功率半导体主要运⽤在动⼒控制系统、照明系统、燃油喷射、底盘安全系统中。
传统汽车中，功率半导体主要应⽤于启动、发电和安全领域，新能源汽车普遍采⽤⾼压电路，当电池
输出⾼压时，需要频繁进⾏电压变化，对电压转换电路需求提升，此外还需要⼤量的 DC-AC 逆变器、变压器、换流器等，这些对IGBT、MOSFET、⼆极管等半导体器件的需求量很⼤。