功率半导体，作为电子装置中电能转换与电路控制的部件，主要用于改变电子装置中的电压和频率、实现直流交流转换等功能。从分类角度来看，功率半导体可分为功率 IC 和功率分立器件两大类，其中功率分立器件主要涵盖二极管、晶闸管、晶体管等产品。近年来，功率半导体的应用领域不断拓展，已从传统的工业控制和消费电子领域，延伸至新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等众多新兴市场，市场规模呈现出稳健增长的态势。目前，国内功率半导体产业链正日趋完善，技术也在不断取得突破。同时，中国是的功率半导体消费国，2019 年市场需求规模达到约 144 亿美元，增速约为 4％，占需求比例高达 35％。下面，我们将重点介绍几种常见的功率半导体器件及其优缺点。
- MCT（MOS 控制晶闸管）：MCT 是一种新型的 MOS 与双极复合型器件。它巧妙地将 MOSFET 高阻抗、低驱动功率、快开关速度的特性与晶闸管的高压、大电流特性相结合，形成了一种大功率、高压、快速全控型器件。实际上，MCT 是一个 MOS 门极控制的晶闸管，可通过在门极上加一窄脉冲使其导通或关断，它由无数单胞并联而成。这种独特的结构使得 MCT 在高压、大电流的应用场景中具有很大的优势。
- IGCT：IGCT 是在晶闸管技术的基础上，结合 IGBT 和 GTO 等技术开发的新型器件，适用于高压大容量变频系统，是巨型电力电子成套装置中的关键电力半导体器件。它将 GTO 芯片与反并联二极管和门极驱动电路集成在一起，再与其门极驱动器在外围以低电感方式连接，兼具晶体管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优点。在导通阶段，它发挥晶闸管的性能；关断阶段，则呈现晶体管的特性。目前，IGCT 已经实现商品化，ABB 公司制造的 IGCT 产品性能参数为 4.5kV／4kA，研制水平达到 6kV／4kA。日本三菱公司也开发了相关产品。IGCT 的低损耗、快速开关等优点，保证了它能可靠、高效率地用于 300kW - 10MW 变流器，且无需串联和并联。
- IEGT（电子注入增强栅晶体管）：IEGT 是耐压达 4kV 以上的 IGBT 系列电力电子器件，通过增强注入结构实现了低通态电压，使大容量电力电子器件取得了飞跃性发展。它具有低损耗、高速动作、高耐压、有源栅驱动智能化等特点，以及采用沟槽结构和多芯片并联而自均流的特性，在进一步扩大电流容量方面潜力巨大。此外，通过模块封装方式还可提供众多派生产品，在大、中容量变换器应用中备受期待。日本东芝开发的 IEGT 利用电子注入增强效应，兼具 IGBT 和 GTO 两者的优点，如低饱和压降、安全工作区大（吸收回路容量仅为 GTO 的十分之一左右）、低栅极驱动功率（比 GTO 低两个数量级）和较高的工作频率等。其器件采用平板压接式电机引出结构，可靠性高，性能已达到 4.5kV／1500A 的水平。
- IPEM（集成电力电子模块）：IPEM 是将电力电子装置的诸多器件集成在一起的模块。它先将半导体器件 MOSFET、IGBT 或 MCT 与二极管的芯片封装在一起组成积木单元，然后将这些积木单元迭装到开孔的高电导率的绝缘陶瓷衬底上，下面依次是铜基板、氧化铍瓷片和散热片。在积木单元的上部，通过表面贴装将控制电路、门极驱动、电流和温度传感器以及保护电路集成在一个薄绝缘层上。IPEM 实现了电力电子技术的智能化和模块化，大大降低了电路接线电感、系统噪声和寄生振荡，提高了系统效率及可靠性。
- 电力二极管：结构和原理简单，工作可靠，这使得它在一些对电路要求不高、追求稳定性的场合得到广泛应用。
- 晶闸管：承受电压和电流容量在所有器件中，适用于高压、大电流的应用场景，但它的控制相对复杂，需要专门的触发电路。
- IGBT：开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。然而，其开关速度低于电力 MOSFET，电压、电流容量不及 GTO。
- GTR：耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低。但开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，还存在二次击穿问题。
- GTO：电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，通流能力很强。不过，其电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低。
- MOSFET：开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题。但电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过 10kW 的电力电子装置。
