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摘 要：功率半导体是构成将直流转换为交流的逆变器、将交流转换为直流的转换器、具有变频等功能的功率转换器的最重要的半导体器件的总称。如今，功率半导体已广泛应用于火车、电动汽车、家电、照明设备、电磁炉和计算机电源等生活中各个领域。
关键词：功率半导体、碳中和、Si/SiC、IGBT/MOSFET、内置二极管
前言
功率半导体是构成将直流转换为交流的逆变器、将交流转换为直流的转换器、具有变频等功能的功率转换器的最重要的半导体器件的总称。由于这种功率转换需要能够高速开关高电压和大电流的开关，因此它们利用半导体特性由电信号进行控制。与使用电阻器的传统转换方法相比，由于热能引起的能量损耗较少，有助于节能。如今，功率半导体已广泛应用于火车、电动汽车、家电、照明设备、电磁炉和计算机电源等生活中各个领域。
功率半导体是一种通过开关操作实现各种功率转换的器件。正如“switching（开关）”一词所示，在功率半导体内部，通过高速重复打开和关闭开关来将直流电转换为交流电（逆变器），或将交流电转换为直流电（转换器）。此外，其还可以转换频率或转换电压（稳压器）等。
以电动汽车为例，电机的驱动需要在起步时控制功率和扭矩平稳上升，减速时要逐渐降低转速。为此，为了控制直流电和交流电，就需要功率半导体。功率半导体已广泛应用于使用电的火车、电动汽车、家电、照明设备、电磁炉和计算机电源等生活中各个领域。
功率半导体大致可分为二极管和开关器件两类。其中，主要用作开关器件的是绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。它们各有优缺点，但IGBT的大电流和高电压处理能力强，被广泛应用于电动汽车和铁路车辆用的逆变器、太阳能发电用的功率调节器等领域。然而，IGBT在开关特性方面存在问题并且不擅长高速开关操作。这是因为在电流的传输机制中，不仅是电子，电子运动产生的“空穴”也会产生影响，因此在开关操作时电流不容易被切断，会造成大量的损耗。