功率半導(dǎo)體器件（Power Semiconductor Device），也可以叫做電力半導(dǎo)體器件，或者電力電子器件，屬于電力電子技術(shù)的范疇。現(xiàn)代電力電子器件有時(shí)包括介電材料和磁性材料等構(gòu)成的電容、電感元件，但在此我們特指功率半導(dǎo)體器件。

根據(jù)IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的一般定義，電力電子技術(shù)是有效地使用功率半導(dǎo)體器件，應(yīng)用電路和設(shè)計(jì)理論以及分析方法工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的高效變換和控制的一門(mén)技術(shù)。電力電子技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，經(jīng)歷40多年的發(fā)展，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的支撐技術(shù)之一。

電力電子技術(shù)離不開(kāi)電力電子變換器（Power Converter）。電力電子變換器是進(jìn)行電力特征形式變換的電力電子電路和裝置的總稱(chēng)，它有如下4種基本模式：直-交（DC/AC）逆變模式、交-交（AC/AC）變頻模式、交-直（AC/DC）整流模式和直-直（DC/DC）變換模式。

電力電子變換器的形式多種多樣，但一般以功率半導(dǎo)體器件、不同拓?fù)湫问降碾娐泛筒煌目刂撇呗宰鳛榛窘M成元素，也稱(chēng)為“變換器三要素”。圖1為一個(gè)典型的電力電子變換器示意圖。

圖片來(lái)源：三菱電機(jī)半導(dǎo)體

功率半導(dǎo)體器件是電力電子技術(shù)及其應(yīng)用裝置的基礎(chǔ)，是推動(dòng)電力電子變換器發(fā)展的主要源泉。功率半導(dǎo)體器件處于現(xiàn)代電力電子變換器的心臟地位，它對(duì)裝置的可靠性、成本和性能起著十分重要的作用。40年來(lái)，普通晶閘管（Thyristor，SCR）、門(mén)極關(guān)斷晶閘管（GTO）和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）先后成為功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展平臺(tái)。能稱(chēng)為“平臺(tái)”者，一般是因?yàn)樗鼈兙邆湟韵聨讉€(gè)特點(diǎn)：①長(zhǎng)壽性，即產(chǎn)品生命周期長(zhǎng)；②滲透性，即應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?；③派生性，即可以派生出多個(gè)相關(guān)新器件家屬。

電力電子變換器的功率等級(jí)覆蓋范圍非常廣泛，包括小功率范圍（幾W到幾kW），如筆記本電腦、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等；中功率范圍（10kW到幾MW），如電氣傳動(dòng)、新能源發(fā)電等；大功率范圍（高達(dá)幾GW），如高壓直流（HVDC）輸電系統(tǒng)等。

電力電子變換器的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，同時(shí)也對(duì)功率半導(dǎo)體器件提出了更高的性能需求。繼前些年推出集成門(mén)極晶閘管（IGCT）和電子注入增強(qiáng)型柵極晶體管（IEGT）后，如今采用碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）材料的新型功率器件已經(jīng)應(yīng)運(yùn)而生。目前，功率半導(dǎo)體的發(fā)展主要是其功率承受能力和開(kāi)關(guān)頻率之間的矛盾，往往功率越大，耐壓越高，允許的開(kāi)關(guān)頻率就越低。從功率半導(dǎo)體器件的個(gè)體來(lái)說(shuō)，大功率和高頻化仍是現(xiàn)階段發(fā)展的兩個(gè)重要方向。

功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用需要考慮大功率電路應(yīng)用的特性，如絕緣、大電流能力等，在實(shí)際應(yīng)用中，以動(dòng)態(tài)的“開(kāi)”和“關(guān)”為運(yùn)行特征，一般不運(yùn)行在放大狀態(tài)。由功率半導(dǎo)體器件構(gòu)成的電力電子變換器實(shí)施的是電磁能量轉(zhuǎn)換，而不是單純的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)，它的很多非理想應(yīng)用特性在電力電子變換器中起著舉足輕重的作用。要用好功率半導(dǎo)體器件，既要熟悉電力電子變換器的拓?fù)?，更要充分掌握器件本身的特性?/span>

文章來(lái)源：三菱電機(jī)半導(dǎo)體