功率器件——mosfet的地位和角色
2021-08-26
公开资料显示，功率器件是分立器件的一个重要分支，可分为功率分立器件、功率模组和功率ic三大类。据了解，功率器件是进行电能（功率）处理的核心器件，用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。其应用领域极其广泛，几乎涵盖汽车电子、工业控制、消费电子、太阳能、风电、数据中心、计算机、照明、轨道交通等行业。
金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)则是功率分立器件的主体之一，最早可以追溯到1960年。具有输入阻抗高、驱动功率低、开关速度快、无二次击穿、安全工作区宽、热稳定性好等优点，无论是在ic设计里，还是板级电路应用上，都十分广泛。尤其在大功率半导体领域，各种结构的mosfet更是发挥着不可替代的作用。
据悉，以mosfet为代表的功率器件在汽车领域的应用主要辅助驱动各种电动马达，包括通风系统、雨刮器、电动车窗等；同时，在电动助力转向系统、电制动系统等动力控制系统，以及dc/dc转换器、电池管理系统等功率变换模块中也发挥着关键的作用。
除了mosfet，功率分立器件还包括igbt、功率二极管、功率双极晶体管、晶闸管。事实上，功率分立器件发展史长达半个世纪，其应用史可以追溯到20世纪50年代，这里就不过多赘述。
从发展来看，最早的功率器件以不可控型的二/三极管为主，主要用于工业和电力系统；之后是半控型的晶闸管，主要用于实现可控性改良；再者是全控型的mosfet和igbt等，主要用于实现高频率、大幅提升低损耗性能；此后，相比普通mosfef导通电阻更小，体积小，损耗更低的超结mosfet出现，满足了市场大功率和高频化的应用需求。
经过半个世纪的发展，由于半导体材料硅(si)的性能开发已接近物理极限，以碳化硅(sic)和氮化镓(gan)的第三代半导体材料的发展开始受到重视。
