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

根據(jù)IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會）的一般定義，電力電子技術是有效地使用功率半導體器件，應用電路和設計理論以及分析方法工具，實現(xiàn)對電能的高效變換和控制的一門技術。電力電子技術始于20世紀70年代，經(jīng)歷40多年的發(fā)展，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)社會的支撐技術之一。

電力電子技術離不開電力電子變換器（Power Converter）。電力電子變換器是進行電力特征形式變換的電力電子電路和裝置的總稱，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，但一般以功率半導體器件、不同拓撲形式的電路和不同的控制策略作為基本組成元素，也稱為“變換器三要素”。圖1為一個典型的電力電子變換器示意圖。

圖片來源：三菱電機半導體

功率半導體器件是電力電子技術及其應用裝置的基礎，是推動電力電子變換器發(fā)展的主要源泉。功率半導體器件處于現(xiàn)代電力電子變換器的心臟地位，它對裝置的可靠性、成本和性能起著十分重要的作用。40年來，普通晶閘管（Thyristor，SCR）、門極關斷晶閘管（GTO）和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）先后成為功率半導體器件的發(fā)展平臺。能稱為“平臺”者，一般是因為它們具備以下幾個特點：①長壽性，即產(chǎn)品生命周期長；②滲透性，即應用領域?qū)?；③派生性，即可以派生出多個相關新器件家屬。

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

電力電子變換器的應用領域越來越廣泛，同時也對功率半導體器件提出了更高的性能需求。繼前些年推出集成門極晶閘管（IGCT）和電子注入增強型柵極晶體管（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)應運而生。目前，功率半導體的發(fā)展主要是其功率承受能力和開關頻率之間的矛盾，往往功率越大，耐壓越高，允許的開關頻率就越低。從功率半導體器件的個體來說，大功率和高頻化仍是現(xiàn)階段發(fā)展的兩個重要方向。

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

文章來源：三菱電機半導體