功率半導體是電力電子裝置實現電能轉換、電路控制的核心器件,其主要用途包括變頻、整流、變壓、功率放大、功率控制等。
早期開發的功率分立器件 二極管、三極管、晶閘管,在結構上都由簡單的PN結組成,開關速度慢,常用于低頻領域。二極管:僅單向導通,是最常見的功率分立器件;晶閘管:可正向觸發導通,具備開關特性;三極管:依靠小電流控制開關通斷,有線性放大功能。
目前主流功率器件為MOSFET和IGBT,MOSFET開關頻率高,更適用于高頻中高壓領域(100-1000KHz,20-1200V),IGBT耐壓很高,更適用于高壓中低頻領域(<100KHz, 600-6500V)。MOSFET具有開關速度快的優點,但高耐壓下導通電阻會很高。IGBT作為MOSFET+BJT結構的復合型器件,相比MOSFET:(1)串聯結構耐壓更高,導通電阻低,(2) 能放大電流,(3)但拖尾電流使其開關頻率更低。