功率半導體是電子裝臵電能轉換與電路控制的核心,本質上,是通過利用半導體的單向導電性實現電源開關和電力轉換的功能。無論是水電、核電、火電還是風電,甚至各種電池提供的化學電能,大部分均無法直接使用,75%以上的電能應用需由功率半導體器件進行功率變換以后才能供設備使用。
功率半導體主要分為功率器件、功率 IC。其中功率器件經歷了近 70 年的發展歷程:20 世紀 40 年代,功率器件以二極管為主,主要產品是肖特基二極管、快恢復二極管等;晶閘管出現于 1958 年,興盛于六七十年代;近 20 年來各個領域對功率器件的電壓和頻率要求越來越嚴格,MOSFET 和 IGBT 逐漸成為主流,多個 IGBT可以集成為 IPM 模塊,用于大電流和大電壓的環境。功率 IC 是由功率半導體與驅動電路、電源管理芯片等集成而來的模塊,主要應用在小電流和低電壓的環境。
二極管應用:二極管是最簡單的功率器件,由于二極管具有單向導電的特性,通常用于穩壓電路、整流電路、檢波電路等。齊納二極管通常用于穩壓電路,在達到反向擊穿電壓前,齊納二極管的電阻非常高。達到反向擊穿電壓時,反向電阻降低,在這個低阻區中電流增加而電壓保持恒定。TVS 二極管常用于電路保護,TVS管的響應速度很高,當 TVS 管兩端經受瞬間高能量沖擊時,TVS 能以極高的速度將高阻抗降為低阻抗,從而吸收大電流,保護電路。