功率元器件是电子装置电能转换与电路控制的核心，本质上，是通过利用
半导体的单向导电性实现电源开关和
电力转换的功能。
无论是水电、
核电、火电还是
风电，甚至各种
电池提供的化学电能，大部分均无法直接使用，75%以上的电能应用需由功率半导体器件进行功率变换以后才能供设备使用。
模拟IC中的电源管理IC与分立器件中的功率器件功能相似，二者经常集成在一颗芯片中，因此功率半导体包括
功率 IC 和
功率器件。
功率半导体的具体用途是变频、变相、变压、逆变、整流、增幅、开关等，相关产品具有节能的作用，被广泛应用于汽车、通信、
消费电子和工业领域。
在汽车中，汽车蓄电池的输入电压在 12V-36V，而民用电电压为 220V，将民用电电压转换至输入电压的过程叫做变压。
蓄电池的输入电流一般是直流电，将交流电转换为直流电的过程叫做整流。
汽车运行时，蓄电池持续输出直流电，而汽车的各个模块需要使用交流电，直流电转换为交流电的过程叫做逆变。
汽车电池输出的电压很低，无法满足各个模块的需求，将低电压转换成高电压的过程叫做增幅。
电动汽车的马达使用的电流是三相电。首先，蓄电池输出的直流电经过逆变后成为单向交流电，将单向交流电变为三相电的过程叫做变相。
1、功率半导体分类根据功率半导体的可控性可以将功率半导体分为三类
第一类是不可控型功率器件，主要是功率二极管。正向导通，反向阻断，电流的方向也是单向的，只能正向通过。二极管的开通和关断都不能通过器件本身进行控制。
第二类是半控型功率器件，半控型器件主要是晶闸管（SCR）及其派生器件。半控型器件也具有单向导电性。这类器件的开通可控而关断不可控，因此被称之为半控型器件。
第三类是是全控型器件，以IGBT和MO
SFET 等器件为主。这类器件也是带有控制端的三端器件，其控制端不仅可以控制开通，也能控制关断，因此称之为全控型器件。
根据驱动形式分类 根据驱动形式的不同，我们将功率半导体分为三类
第一类是电流驱动型（这类器件必须有足够的驱动电流才能使器件导通或者关断，本质上是通过极电流来控制器件）
第二类是电压驱动型（这类器件的导通和关断只需要特定的电压和很小的驱动电流，因此器件的驱动功率很小，驱动电路比较简单，主要是 IGBT 和 MOSFET 等）
第三类是光驱动型（这类器件的开关行为通过光纤和专用光发射器来控制，不依赖电流或者电压驱动）。
2、二极管 二极管是最简单的功率器件，由P极和 N 极形成PN结结构，电流只能从P极流向N极。
二极管由电流驱动，无法自主控制通断，电流单向只能通过。二极管的 作用有整流电路、检波电路（检测高频载波上的低频信号）、稳压电路和各种调制电路。二极管承受的电压和电流较低，电流一般不超过几十毫安，电压和电流过 高会导致二极管被击穿。
3、MOSFET：高频开关，功率器件最大市场
MOSFET 是通过电压来控制导通，在G与S间施加特定电压即可导通，不施加电压则关断，器件通断完全可控。
MOSFET 的优点是开关速度很高，通常在几十纳秒至几百纳秒，开关损耗很小，通常用于开关电源，缺点是在高压环境下压降很高，随着电压上升电阻变大，传导损耗很高。MOSFET 的导通与阻断都由电压控制，电流可以双向通过。 通过控制 MOSFET 导通关断可以改变电压和频率。
4、IGBT：电力电子行业“CPU”
IGBT导通原理与MOSFET 类似，都是通过电压驱动进行导通。
IGBT在克服了 MOSFET缺点，拥有高输入阻抗（除了电阻外，电感和电容也有阻碍电流的作用，总称为阻抗）和低导通压降的特点，在高压环境下传导损耗较小。
IGBT是电机驱动的核心，广泛应用与逆变器、变频器等，在UPS（不间断电源）、开关电源、电车、交流电机等领域。
IGBT的应用范围一般都在耐压600V以上，电流10A 以上，频率 1KHz以上的区域。
IGBT固有结构导致其作为高频开关时损耗较大，IGBT工作频率通常为40-50KHz。
IGBT的导通与阻断都受电压控制，可以双向导通。
IGBT 的应用领域非常广泛，小到家电、数码产品，大到航空航天、高铁等领域，新能源汽车、智能电网等新兴应用也会大量使用 IGBT。按电压需求分类，消费类电子应用的IGBT电压通常在600V以下，
太阳能逆变器需要1200V的低损耗 IGBT，动车使用的IGBT电压在1700V至6500V之间，智能电网应用的 IGBT通常为3300V。
5、功率 IC：功率器件与其他元器件集成，用于小电流环境功率 IC 通常由功率器件、电源管理芯片和驱动电路集成而来，能承受的电流比 较小，能承受大电流的模块一般是 IGBT 集成形成的 IPM 模块。
6、功率半导体市场规模功率半导体的应用领域非常广泛，2019年全球功率半导体市场规模为381亿美元，预计到2022年达到426亿美元，复合增长率为3.79%。其中，汽车、工业和
消费电子是功率半导体的前三大终端市场。
根据智研咨询的数据，2019年汽车领域占全球功率半导体市场的35.40%，工业领域占比为26.80%，消费电子占 比为13.20%。随着对节能减排的需求日益迫切，功率半导体的应用领域从传统的工业领域和 4C 领域逐步进入新能源、智能电网、轨道交通、变频家电等市场。
汽车中使用最多的半导体分别是
传感器、MCU 和功率半导体。
其中 MCU 占比最高，其次是功率半导体
功率半导体主要运用在动力控制系统、照明系统、燃油喷射、底盘安全系统中。
传统汽车中，功率半导体主要应用于启动、发电和安全领域，新能源汽车普遍采用高压电路，当电池输出高压时，需要频繁进行电压变化，对电压转换电路需求提升，此外还需要大量的 DC-AC 逆变器、变压器、换流器等，这些对IGBT、MOSFET、二极管等半导体器件的需求量很大。
根据麦肯锡统计数据，纯电动汽车的半导体成本为704美元，比传统汽车350美元高出近1倍，其中功率半导体的成本为387美元，占总成本的55%。全球功率半导体市场规模2018年为90亿美元，预计2023年或达136亿美元，CAGR为8.61%。国内来看，以45%的全球占比计，2023年国内车用功率半导体市场规模或超60亿美元。
新能源汽车
充电桩为功率半导体另一大增量，预计2025年全球市场规模或40.49亿美元，国内18.22亿美元。新能源汽车充电桩分为直流IGBT充电桩和交流MOSFET 充电桩，直流充电桩的优点在于充电速度快，缺点是价格高昂。直流充电桩的成本约4500美元，交流充电桩的成本约900美元，其中IGBT等功率器件占总成本的20%左右。
5G对功率半导体需求量大幅增长。在提高系统信道容量的同时，带来5G基站功耗的增加。未来智库数据显示，5G 基站电力功耗为4G的两倍，降耗需求增加了对包括 MOSFET、IGBT 等在内的低损耗、高热稳定性器件的功率器件的需求。
7、市场竞争格局以英飞凌、安森美等企业为代表的龙头厂商均为IDM模式，拥有完整的晶圆厂、 芯片制造厂和封装厂，对成本和质量控制能力很强，以高端产品为主，实力强劲。
中国大陆的厂商IDM和Fabless模式兼有，产品以晶闸管、二极管等分立器件和低压MOSFET为主，与欧美日厂商存在较大差距，以
斯达半导为代表的厂商日渐崛起，逐步赶超欧美日龙头厂商。
功率半导体厂商以欧美日为主，中国厂商起步较晚，技术积累与欧美日厂商差距较大。
目前功率半导体厂商可以分为三个梯队
第一梯队是英飞凌、安森美等欧美厂商为主
第二梯队以三菱电机、富士电机等日本厂商为主
第三梯队以斯达半导、
捷捷微电、
新洁能、
闻泰科技（安世半导体）等中国厂商为主。
功率半导体呈供需严重不匹配的格局。
从供给端来看，大陆厂商市场份额约 10%。欧美日厂商占据全球功率半导体70%的市场份额，在IGBT和中高压 MOSFET 细分领域市场份额超八成。
大陆以二极管、低压MOSFET、晶闸管等低端功率半导体为主，目前实力较弱，占据全球10%的市场份额。
从需求端来看，中国是全球最大的功率器件市场，占据全球39%市场份额。根 据 IDC 数据，中国功率半导体市场空间占全球比例为39%，居第一位；其次是日本，占18%，欧洲和美国分列三四位，占比分别为17%和8%，其他地区占比18%。
二极管市场集中度低。二极管是最早出现的功率半导体，第一代二极管距今已经有100多年的历史。与其他功率半导体相比，二极管的技术壁垒较低，市场上二极管厂商数量众多。二极管市场相对分散，市场集中度较低。二极管制造已经非常成熟，技术门槛比较低，注重生产成本和质量的控制。
我国 二极管生产企业大多是 IDM 模式，对质量控制比较严格，加上劳动力成本较低，二极管厂商具有较强的竞争力。
大陆厂商MOSFET市占率较低，国产替代空间广阔。中国产业信息网数据显示，我国MOSFET市场规模2018年为470.70亿元，欧美厂商占据绝大多数市场份额，市场集中度较高：
英飞凌在国内市场份额为28.50%，排名第一
安森美以17.10%市场份额位列第二
排名前五的均为老牌欧美日大厂，CR5为65%。
安世半导体国内市场份额为 3.90%，位列第八
士兰微以1.90%市场份额位列第十
安世半导体与士兰微市场份额合计为5.80%，国产替代空间广阔。
2013 年瑞萨率先退出中低压 MOSFET领域，其他厂商也纷纷开始向毛利率较高的高压 MOSFET领域转型。
中国是全球最大的消费电子生产国，对中低压 MOSFET 需求较大，目前以捷捷微电、新洁能等为代表的国产厂商日益崛起，有望承接中低压 MOSFET领域的市场份额，实现国产替代；高压领域，
华润微、新洁能等国产企业取得突破，高压 MOSFET 产品相继量产并贡献利润，未来发展可期。
IGBT功率器件主要玩家为英飞凌、富士电机、安森美等欧美日大厂，集中度较高。英飞凌是全球最大的 IGBT 器件厂商，2019年英飞凌市占率为32.50%，CR5为63.90%，市场集中度很高。
从产品来看，英飞凌、安森美等厂商在1700V 以下的中低电压 IGBT 领域处于领导地位，三菱则主宰了2500V以上的高电压 IGBT领域。
中国坐拥全球最大IGBT市场，自给率逐年提升仍存在较大提升空间。斯达半导为国内IGBT龙头。
历史转身
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