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现代功率半导体器件原理与应用
摘要
日益严重的能源和环境问题使得人们对电能变换的效率、品质越来越关注,
也引导了功率半导体器件沿着高效率、高频率、高耐压、高功率、集成化、智
能化等方向迅速开展。本文概要介绍了电力二极管、 Power MOSFET(金属氧
化物半导体场效应晶体管)、IGBT〔绝缘栅双极型晶体管〕等功率半导体器件
的工作原理,阐述了功率半导体器件与集成技术的开展现状和趋势。
关键词:功率半导体器件二极管 MOSFET IGBT
1、 引言
电能是目前最重要的能源形式之一,为满足发电、输电和用电的各种不同
要求,几乎所有电能从生产到消费的过程中都经过电压、电流、频率等参数的
调节,可统称为电能的变换。而为满足这种电能变换需求诞生了电力电子技术,
利用功率半导体器件的开关作用,实现弱电对强电的控制。徐殿国教授说过:
“功率半导体器件是电力电子技术的 pioneer,是电力电子变换装置的核心组
件。〞
功率半导体器件几乎无处不在,大到机车牵引、船舶推进及风力发电,小
到洗衣机、冰箱、空调等家用电器,功率半导体器件都在其中起着关键的控制
作用。目前,在中小功率围,各种新型自关断器件如 GTO〔门极关断〕晶闸管
IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)等已
经取代过去传统的半可控器件晶闸管。在大功率应用领域,自关断器件也开场
占据越来越大的份额。为进一步提高功率等级,基于碳化硅、氮化镓、金刚石
等新型材料的所谓宽禁带功率半导体器件也进入了研究和早起产品化阶段,预
计数年间就将有成熟的产品推出。可以说,功率半导体器件的开展目前已呈现
百花齐放的局面,但其开展却还方兴未艾,并将持续深入地影响到人们的社会
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