【行業】半導體高端加碼國產替代加速(41頁)

功率半導體是電子裝置中電能轉換與電路控制的核心,是實現電子裝置中電壓、頻率、直流交流轉換等功能的核心部件。根據器件集成度不同,功率半導體可以分為功率 IC 和功率分立器件兩大類。功率分立器件包括二極管、晶體管、晶閘管三大類別,其中晶體管是分立器件中市場份額最大的種類。常見晶體管主要有 BJT、IGBT 和 MOSFET。IGBT 和 MOSFET 是當前市場關注度較高的功率型晶體管。功率 IC 是將晶體管、二極管、電阻、電容等元件集成在一個半導體晶片上,具有所需電路功能的微型結構。根據運用場景的不同,功率 IC 包括 AC/DC、DC/DC、電源管理、驅動 IC 等種類。

功率 IC、IGBT、MOSFET、二極管是四種運用最為廣泛的功率半導體產品。根據 Yole 數據,2017 年功率 IC 占全球功率半導體市場規模的 54%,是市場份額占比最大的功率半導體產品。MOSFET 主要運用于不間斷電源、開關電源,變頻器音頻設備等領域,2017 年 MOSFET 市場規模占功率半導體整體市場規模的 17%;功率二極管主要用于電源、適配器、汽車、消費電子等領域,2017 年全球功率二極管銷售額占功率半導體整體銷售額的比例約 15%。由于 IGBT 的操作頻率范圍較廣,能夠覆蓋較高的功率范圍,適用于軌道交通、光伏發電、汽車電子等領域,2017 年 IGBT 的銷售占比達到 12%。

IGBT 是由 BJT 和 MOSFET 組成的復合功率半導體器件,同時具備 MOSFET 開關速度高、輸入阻抗高、控制功率低、驅動電路簡單、開關損耗小的優點和 BJT 導通電壓低、通態電流大、損耗小的優點。IGBT 在功率 MOSFET 的基礎上增加了一層,即在背面的漏極上增加一個 P+層。在引入 P+層之后,從結構上漏端增加了一個 P+/N-driff 的 PN 結,該 PN 結處于正偏狀態,不僅不影響導通反而增加了空穴注入效應,該 PN 結帶來的特性類似于 BJT 有兩種載流子參與導電。因此 IGBT 具備 MOSFET 的開關速度高、輸入阻抗高、控制功率低、驅動電路簡單、開關損耗小等優點,同時具備 BJT 導通電壓低、通態電流大、損耗小等優點。IGBT 在高壓、大電流、高速方面有突出的產品競爭力,已經成為功率半導體主流發展方向。

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