功率半导体器件，电力控制的核心器件

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通常所用的电力有交流和直流两种，比如从公用电网上得到的电力是 50Hz 的交流电，从蓄电池或干电池得到的是直流电。而从这些电源得到的电源往往不能直接满足使用要求，需要进行电力变换。电力变换通常分为四类：交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流。交流变直流称为整流，直流变交流称为逆变。直流变直流是指电压（或电流）改变。交流变交流的内容比较多，可以改变频率、相数或电压。
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6 S3 b; i( f& r& V4 ?& }电力变换的种类
比如电动汽车中的蓄电池输出的是直流电，而电动车使用的电动机主要是交流感应电机和永磁电机。以交流异步电机为例，它由外面的固定的定子和内部的转子组成。当在定子上通上交流电，电流的变化就能产生旋转的合成磁场。旋转的合成磁场就使内部的转子闭合线圈产生感应电动势，并跟着磁场转动。 交流异步电动机的常用调速方法是改变接通在定子上的交流电的频率来改变转子的转速。 因此对于电动汽车来说，需要将蓄电池输出的直流电逆变成为交流电，并且能控制交流电的频率。
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/ y3 C8 ~2 r9 ?5 I' y4 f/ J交流异步电机的原理
% }) S3 A/ Q) Z  g逆变电路的基本结构是通过四个开关来改变负载上的电流方向。 当 S1 和 S4 闭合， S2 和 S3 断开，负载上的电流从左往右。当 S1 和 S4 断开， S2 和 S3 闭合，负载上的电流从右往左。通过这种方法就可以将直流电逆变成为交流电，而且通过控制开关的频率可以控制交流电的频率。 类似的电力变换还有很多，如风力发电和太阳能发电产生的电力是不稳定的粗电，需要精炼之后才能上传到电网上使用；照明用的 LED 灯需要镇流器先将交流电转为直流电；快充蓄电池也需要将交流电先转为直流电；电动汽车中不同的电子设备（如显示屏、车灯、雨刷器等）使用的电压不同，需要将蓄电池输出的电压进行升压或降压。 电子电力技术已经渗透进了人们生活的方方面面。
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0 e# e8 _$ h; G/ Y逆变电路原理
功率半导体器件可以用来控制电路通断， 从而实现电力变换。 一般将额定电流超过 1A 的半导体器件归类为功率半导体器件，这类器件的阻断电压分布在几伏到上万伏。常见的功率半导体器件有金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极晶体管芯片（IGBT）及模块、快恢复二极管（FRD）、垂直双扩散金属-氧化物场效应晶体管（VDMOS）、可控硅（SCR）、 5 英寸以上大功率晶闸管（GTO）、集成门极换流晶闸管（IGCT）等。

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$ q  }# L% G1 R% d7 |" @) X功率器件
功率半导体器件可以分为不可控、 半控型和全控型三种。半控型只能通过控制信号过可以控制其导通而不能控制其关断， 典型的有晶闸管。全控型则可以通过控制信号来控制其导通和关断，典型的有 MOSFET 和 IGBT。目前在中小功率范围内，全控型器件已经取代了过去传统的半控型器件晶闸管，但是因为晶闸管的击穿电压更高，因此在大功率应用领域还有较大份额。 从本质上讲，功率半导体器件与集成电路（IC）芯片非常类似，它们都由 PN 结、双极型晶体管、 MOS 结构构成，因此两者的理论基础相同，大多数工艺也相同。不过功率半导体器件用于电力变换和控制，而集成电路芯片用于信息处理，前者需要工作在几伏到上万伏的环境中， 而后者只工作在几伏的环境中，用高低电平来表示 1 和 0。

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通常所用的电力有交流和直流两种，比如从公用电网上得到的电力是 50Hz 的交流电，从蓄电池或干电池得到的是直流电
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功率半导体器件可以分为不可控、 半控型和全控型三种