【干貨】一文看懂常用功率半導(dǎo)體的分類
電力電子技術(shù)的核心是電能的變換和控制，常見的有直流轉(zhuǎn)交流（逆變）、交流轉(zhuǎn)直流（整流）、變頻、變相等。在工程中拓展開來，變得五花八門，應(yīng)用領(lǐng)域非常之廣，但是，千變?nèi)f化離不開其核心——功率電子器件；
01 分類
功率電子器件的分類及用途：
【補(bǔ)充】半導(dǎo)體材料的發(fā)展：
第一代：Si、Ge等元素半導(dǎo)體材料，促進(jìn)計算機(jī)及IT技術(shù)的發(fā)展，也是目前功率半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)材料；
第二代：GaAs、InP等化合物半導(dǎo)體材料，主要用于微波器件、射頻等光電子領(lǐng)域；
第三代：SiC、GaN等寬禁帶材料，未來在功率電子、射頻通信等領(lǐng)域非常有應(yīng)用前景。
02 應(yīng)用
功率電子器件的應(yīng)用：
不控器件：典型器件是電力二極管，主要應(yīng)用于低頻整流電路；
半控器件：典型器件是晶閘管，又稱可控硅，廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點電子開關(guān)、逆變及變頻等電路中，應(yīng)用場景多為低頻；
全控器件：應(yīng)用領(lǐng)域最廣，典型為GTO、GTR、IGBT、MOSFET，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、汽車、軌道牽引、家電等各個領(lǐng)域。
GTO：門極可關(guān)斷晶閘管
GTR：電力晶體管
IGBT：絕緣柵雙極性晶體管
MOSFET：金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管
汽車領(lǐng)域及大部分工業(yè)領(lǐng)域目前最常用的全控器件，全控器件的基本應(yīng)用場景可以用下邊這張示意圖概括：
03 IGBT
IGBT是個好東西！
下邊是來歷！
上邊介紹的幾種全控器件，其中GTO是晶閘管的派生器件，主要應(yīng)用在兆瓦級以上的大功率場合，咱們較少涉及，先討論另外幾種。
GTR（電力晶體管）：電路符號和普通的三極管一致，屬于電流控制功率器件，20世紀(jì)80年代以來在中小功率范圍內(nèi)逐漸取代GTO。GTR同學(xué)特點鮮明，耐高壓、大電流、飽和壓降低是其主要優(yōu)點；但是缺點也很明顯，驅(qū)動電流較大、耐浪涌電流能力差、易受二次擊穿而損壞，驅(qū)動電流大直接決定其不適合高頻領(lǐng)域的應(yīng)用。
MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）：顧名思義，電場控制是他與GTR最明顯的區(qū)別，特性是輸入阻抗大，驅(qū)動功率小，開關(guān)速度快，工作頻率高，是不是完美彌補(bǔ)了GTR的缺陷？那MOS能不能完全替代GTR呢？答案是不能，MOSFET典型參數(shù)是導(dǎo)通阻抗，直觀理解，耐壓做的越大，芯片越厚，導(dǎo)通電阻越大，電流能力就會降低，因此不能兼顧高壓和大電流就成了MOS同學(xué)的短板，但別忘了，這是GTR的長處呀！
于是，混血兒IGBT誕生了！
看他的簡化等效電路圖，是不是就明白什么了？
那么定義就來了，IGBT是以雙極型晶體管為主導(dǎo)元件，以MOSFET為驅(qū)動元件的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，是不是很巧妙！再看他的名字“絕緣柵場效應(yīng)晶體管”就很好記了。
IGBT特點：
損耗小，耐高壓，電流密度大，通態(tài)電壓低，安全工作區(qū)域?qū)?，耐沖擊；
開關(guān)頻率高，易并聯(lián)，所需驅(qū)動功率小，驅(qū)動電路簡單，輸入阻抗大，熱穩(wěn)定性好等；
應(yīng)用領(lǐng)域正迅速擴(kuò)大，逐步取代GTR、MOSFET的市場。
