功率半导体产业研究报告：功率半导体国产化（71页）

行业报告下载 2019年08月11日 09:08 管理员

功率半导体是硅、砷化镓、氮化硅等半导体材料，经历沉积、清除、布线以及电学属性的调整等工艺后，所得到的电学器件。功率半导体的应用十分广泛：从几十毫瓦的耳机放大系统，到上千兆瓦的高压直流传输过程；从储能、家电，到 IT 产品、网络通讯，只要是涉及电的领域，都有着它的影子。功率半导体用处广泛、种类繁多，而在销售市场中，分立器件主要以功率二极管、晶闸管、功率 MOSFET 和 IGBT 模组为占比最大的四个方面。此外，模拟集成电路中的功率集成电路也是功率半导体的重要组成之一。

二极管是一种不可控的两极元件，由于其有电流电压曲线不对称，因此一般被用作交流变直流的整流器件以及电路方向电流控制等方面。二极管存在着齐纳效应与雪崩效应。齐纳效应为高反向电压将硅原子的电子拽出，称为自由带电离子，导致电流上升很陡，反应在二极管上即为相对较低的反向击穿电压。雪崩效应则为在反向电压很大时，反向的载流子能量很高，撞在硅原子上使之电离，产生出大量的电子，导致反向电流迅速增大。二极管产品类型很多，按用途分可以分为普通二极管和特殊二极管。普通二极管包括检波二极管、整流二极管、开关二极管和稳压二极管；特殊工极管包括变容二极管、光电二极管和发光二极管。

晶闸管是一个半可控的半导体元件，能控制打开，无法控制关闭。被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。晶闸管的其派生器件有：快速晶闸管，可关断晶闸管（GT0），逆导晶闸管，光控晶闸管等。晶闸管往往有着闩锁效应，闩锁效应(latch - up)就是有一个强电场施加在器件结构中的氧化物薄膜上，则该氧化物薄膜就会因介质击穿而损坏。很细的金属化迹线会由于大电流而损坏，并会由于浪涌电流造成的过热而形成开路。

功率 MOSFET 的特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小、开关速度快、工作频率高，是制造 AC-DC 开关转换器(将交流电压转换成直流电压) 和 DC-DC 转换器(将一个直流电压等级转换成另一个电压等级) 的必要器件。功率 MOSFET 模组的等效电路包含三个电容、两个电阻，一个理想 MOSFET，一个 NPN 晶体管以及一个寄生 NPN 晶体管基极-发射极之间的电阻。而这个寄生电阻与其寄生的 NPN 晶体管的基极-发射极部分构成了逆向二极管，使得功率 MOSFET 具有反向导通性。

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