隨著大功率半導(dǎo)體的發(fā)展和完善，已經(jīng)使它在電子工程的各項領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在日益增長的
對資源保護需求(例如能源節(jié)約問題)，在新生能源(如風力和光伏發(fā)電)和在潔凈的化石燃料方面(如
在純電動和混合動力汽車中所使用的)，這種發(fā)展表現(xiàn)出強勁增長的活力。
這種發(fā)展也明顯改善了系統(tǒng)成本和使用范圍，提高了能源生產(chǎn)和降低了能耗。“低材料消耗/低成本”
和“高效率”的部件對未來發(fā)展帶來十分重要的意義。
目前市場上提供的可控的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品最高電壓和電流值。通過對功率半導(dǎo)體和半導(dǎo)
體器件并聯(lián)和串聯(lián)的連接，現(xiàn)在可以轉(zhuǎn)換幾乎所有的電能源的形式，通過這種方式不但使我們能把
電能轉(zhuǎn)換成其他能源形式，而且可以從別的能源形式獲得電能。
IGBT(絕緣柵雙極晶體管)作為無源模塊在從幾千瓦的中功率到幾兆瓦的大功率網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造有很重
要的意義，特別是對“大眾市場”。
從80年代中期開始，這些和其他一些有主動開關(guān)功能的大功率半導(dǎo)體器件，如大功率MOSFET(金
屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)，GTO晶閘管(開關(guān)效應(yīng))和集成模塊IGCT(集成晶閘管)，在實際應(yīng)用
中已完全取代了傳統(tǒng)的晶閘管。 而IGBT和MOSFET相對于其他大功率開關(guān)半導(dǎo)體，如傳統(tǒng)的IGCT
和GTO晶閘管，顯示出其一系列的優(yōu)勢，比如可應(yīng)用于從主動的開關(guān)控制到被動的短路關(guān)閉的任何
情況，無須關(guān)閉整個網(wǎng)絡(luò)，同時它還具有操作簡單，開關(guān)時間短和相對較低的開關(guān)損耗。微電子技
術(shù)使生產(chǎn)這些大功率半導(dǎo)體器件變得相對更容易和成本更低廉。
1975年賽米控公司首先在市場推出了采用硅芯片制造的無源模塊，現(xiàn)在這些模塊被廣泛地應(yīng)用在電
流超過幾十安培的網(wǎng)絡(luò)中。這些模塊通常包含了一定數(shù)量相同或不同的元器件(如IGBT，二極管，
晶體管和功率二極管)和配件(如溫度或電流傳感器)及開關(guān)控制和保護部件(智能功率半導(dǎo)體/ IPM)。
大功率無源模塊在使用時需要表面冷卻來解決散熱問題，但它對比傳統(tǒng)的插片模塊有很多優(yōu)勢：傳
統(tǒng)的插片模塊比無源模塊多產(chǎn)生大約30%的熱損失，而且必須雙面冷卻。并且無源模塊比傳統(tǒng)的插
片模塊更適合串聯(lián)連接。除了安裝便捷以外，無源模塊的“集成化”也是一大優(yōu)勢，根據(jù)不同要求可
隨意把不同的元器件組合到一個模塊集成中并在模塊表面貼上經(jīng)過絕緣檢驗的散熱片。這樣在大批
量的生產(chǎn)時可降低生產(chǎn)成本。
現(xiàn)在大功率MOSFET被廣泛的應(yīng)用到供電系統(tǒng)(開關(guān)部件)、汽車電器的低壓開關(guān)設(shè)備和在非常高開
關(guān)頻率(50到500千赫)的實際應(yīng)用中，因為在這種高頻率的場合，標準的電源模塊無法使用。
下面的章節(jié)將詳細介紹功率二極管、晶閘管、大功率MOSFET和IGBT的結(jié)構(gòu)、功能、特性和應(yīng)用
以及發(fā)展趨勢。作為章節(jié)的結(jié)束我們把大功率半導(dǎo)體發(fā)展總體目標和方向做如下簡單歸納:
半導(dǎo)體發(fā)展總體目標:
--提高功率(電流，電壓)
--降低半導(dǎo)體控制和開關(guān)時損耗
--擴展工作溫度的范圍
--提高使用壽命，穩(wěn)定性和可靠性
--在降低失誤率的同時簡化控制和保護電路
--降低成本
發(fā)展的方向大致可分為:
半導(dǎo)體材料
--新型的半導(dǎo)體材料 (如寬帶材料)
芯片技術(shù)
--提高芯片可靠工作的溫度和電流密度(減少面積)
--更精細結(jié)構(gòu)(減少面積)
--新型的結(jié)構(gòu)(性能改進)
--芯片上集成性能(例如，柵極電阻，溫度測量，單片系統(tǒng)集成)
--根據(jù)功能組合新的單片器件（RC - IGBT，ESBT)
--提高芯片在氣候影響下的性能穩(wěn)定性
組合裝配和連接技術(shù) (AVT)
--提高抗溫度和負載變化的可靠性
--改善散熱效果(絕緣基板，基板，散熱器)
--通過改善外殼和灌注材料和配方來提高抗氣候變化的適應(yīng)性
--優(yōu)化內(nèi)部連接和外部配件布線
--優(yōu)化外形使安裝更簡便
--降低成型成本，提高環(huán)保意識，提高回收再利用的可能性
集成化程度
--提高功率模塊的集成規(guī)模以降低系統(tǒng)成本
--提高控制、監(jiān)測和保護功能的集成
--提高整個系統(tǒng)的集成