根据英国研究公司Omdia的数据，2020年全球功率半导体市场规模约为145亿美元，预计到2024年将增至约173亿美元，同比增长约19。 
随着第三代半导体的兴起，功率半导体成为新的出路。 
功率半导体器件作为电子系统中最基础的单元，在汽车电子、消费电子、网络通信、电子设备、航空航天、设备、仪器仪表、工业自动化、医疗电子等各个行业都发挥着至关重要的作用，被誉为“节能幕后英雄”。
如何定义功率半导体的分立器件
电力电子器件又称电力电子器件和电力电子器件，是指能直接用于在主电路中处理电能，实现电能转换或控制的电子器件，其功能主要分为功率转换、功率放大、功率切换、线路保护和整流。 功率半导体大致可分为两大类：功率半导体分立器件（包括功率模块）和功率半导体集成电路（功率IC）。图1说明了半导体行业的结构关系。 其中，功率半导体分立器件是指指定完成某一基本功能，在功能上不能细分的半导体器件。 
图1 半导体产业结构的关系 1957年，美国通用电气（GE）研制出世界上第一台工业普通晶闸管，标志着功率半导体分立器件的诞生。 功率半导体分立器件的发展经历了以晶闸管为核心的第一阶段，以MOSFET和IGBT为代表的第二阶段，现在正进入以宽禁带半导体器件为核心的新发展阶段。 
图2：半导体功率器件全产业链结构。
如何对功率半导体分立器件进行分类
根据设备结构它分为二极管、功率晶体管、晶闸管等，其中功率晶体管分为双极结型晶体管（BJT）、结型场效应晶体管（JFET）、金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）。 根据功率处理能力分为低压低功率半导体分立器件、中功率半导体分立器件、大功率半导体分立器件和高压超高功率半导体分立器件。 根据驱动电路在设备控制侧和公共侧之间增加的信号的性质，（功率二极管除外）可分为电流驱动和电压驱动。 电流驱动：一种功率半导体分立器件，通过从控制端注入或提取电流来关断。
电压驱动：通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号来打开或关闭的功率半导体器件。
根据控制电路信号对设备进行控制的程度可分为不可控型、半控型和全控型。 无法控制的设备：不能通过控制信号控制其通断的功率半导体分立器件代表功率二极管;
半控装置：功率半导体分立器件，可以通过控制信号控制其导通，但不能控制其关断，代表晶闸管及其大部分衍生器件;
完全控制的设备：可以通过控制信号同时控制其导通和关断的功率半导体分立器件，包括绝缘栅双极晶体管、功率场效应晶体管、栅极关断晶闸管等;
根据电子和空穴两个载流子参与传导的情况可分为单极器件、双极器件和复合器件。 单极器件：分立式功率半导体器件，其中有载流子（电子或空穴）参与导电;
双极器件：一种功率半导体的分立器件，在导电中加入电子和空穴载流子;
复合器件：功率半导体分立器件由集成和混合单极器件和双极器件组成;
根据功率半导体器件的基板材料不同现有功率半导体分立器件的材料可分为三代：第一代半导体材料主要以锗（一种早期产品，目前不常见）和硅为代表。
第二代半导体材料主要是以砷化镓（Gaas）和磷化铟（INP）为代表的化合物半导体材料。
第三代半导体材料主要是以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体材料。 （详见上一条推文：宽禁带半导体：颠覆者还是颠覆者？ ）
功率半导体分立器件用于
功率半导体分立器件应用广泛，几乎涵盖了所有电子制造行业，包括消费电子、网络通信、工业电机等。 近年来，新能源汽车及充电系统、轨道交通、智能电网、新能源发电、航空航天及先进装备等逐渐成为功率半导体分立器件的新兴应用领域。 消费类电子产品：用于各种电子设备的电源和充电系统、功率半导体照明电源、家用电器逆变器等。 工业电机：在工业中，需要使用大量的交直流电机为其提供可控整流电源或直流斩波电源，以及电机变频驱动系统的核心器件。 汽车电子和充电系统：传统汽车的电源、照明等系统; 新能源汽车的充电桩、变流器、逆变器等应用。 轨道交通：直流机车整流装置，交流机车变频装置，高铁、子弹头列车、磁悬浮列车等轨道交通直流斩波器，新能源汽车的动力转换系统、驱动控制系统和蓄电池充电系统，各种车辆、飞机、船舶的供电系统。 智能电网：直流输电、柔性输电、无功补偿技术、谐波抑制技术以及提高智能电网输电中供电质量的技术，如防止瞬时停电、瞬时电压下降和闪变等。 新能源发电：在逆变器、变流器等器件中，用于光伏逆变器、风力发电、太阳能发电、地热发电、生物能源和燃料电池发电系统。 航空 航天：第三代半导体器件具有超强的抗辐射能力，在航空航天领域具有绝对的应用优势。 *设备：电磁打火机装置，远程导弹供电系统，雷达，电磁弹射器系统。
功率半导体分立器件的关键工艺
功率半导体分立器件的主要工艺流程包括：芯片在硅片上加工（主要工艺是薄膜制造、**和蚀刻），对芯片进行封装，对加工后的芯片进行技术性能指标测试，其中主要生产工艺有外延工艺、光刻工艺、刻蚀工艺、离子注入工艺和扩散工艺。 外延工艺技术对于硅功率半导体器件，外延工艺是基于不同的硅源（SiH2Cl2、SiHC3、SiCl4），温度为1100-1180°C，然后在硅片表面铺设一层或多层本征（掺杂）、N型（PH3掺杂）或P型（B2H6掺杂）单晶硅，以及硅层的厚度和电阻率，厚度和电阻率的均匀性， 表面缺陷应控制在允许范围内。对于SiC功率半导体器件来说，要生长出缺陷密度低的单晶是非常困难的，因为SiC衬底的晶体生长需要在2300°C的温度下进行，而SIH4和CH4或C3H8需要在H2保护气氛中作为反应气体，生长速度一般只有每小时几微米， 并且还存在SiC衬底中的晶体缺陷延伸到外延层的问题，因此SiC硅片，尤其是高质量和大面积的SiC硅片的成本远高于硅片。光刻工艺技术光刻工艺是将掩模（光刻）图案转移到基板表面的光刻胶上，形成产品所需的图案的工艺技术，光刻机的精度一般是指光刻时得到的光刻图案的最小尺寸。 分辨率越高，线条越细，集成度越高。 蚀刻工艺技术蚀刻是通过物理或化学方法选择性地去除硅片表面不需要的物质的过程，蚀刻的基本作用是精确复制掩模图案，以确保生产线中的各个过程正常进行。 其他先进的蚀刻技术包括湿法蚀刻、干法蚀刻和等离子体增强反应离子蚀刻、电子回旋共振蚀刻（ECR）、电感耦合等离子体刻蚀（ICP）和其他先进的蚀刻技术。 离子注入工艺技术离子注入是通过高科技设备将器件所需的掺杂元素注入硅片中。 扩散工艺技术半导体掺杂工艺的主要目的是控制半导体特定区域内杂质的种类、浓度、深度和p-n结。 扩散技术是实现这一目标的一种简单方便的方法。
功率半导体分立器件家族成员
功率二极管PIN二极管：大多数功率二极管主要基于PN结的单向导通原理工作，并具有极低的导通电阻，称为引脚二极管。 从应用角度来看，PIN二极管可分为整流二极管和快速恢复二极管。
肖特基二极管肖特基二极管是单极器件，它利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结作为肖特基势垒，产生整流效果，广泛应用于中高功率场。
晶闸管晶闸管俗称晶闸管，是一种半控整流装置，体积小，无发热灯丝，寿命长，可靠性高，价格便宜，多用于电机驱动控制、高压直流输电（HVDC）、动态无功补偿、超大电流电解等场合。 晶体管晶体管是一种半导体器件，能够提供电功率放大，并具有三个或更多电极。 按主要用途分，分为开关管和放大管两大类。 开关工作在截止区和饱和区，多用于数字电路中实现逻辑功能; 放大器管一般在工作区附近，用于模拟电路中，实现信号或功率放大。 按照主要工艺，分为双极晶体管和场效应晶体管。 双极晶体管是响应速度快、驱动能力强的流体器件。 MOSFET是具有高输入阻抗和相对低功耗的压控器件。 双极晶体管是一种具有至少两个结的晶体管，其功能依赖于多数载流子和少数载流子。
场效应晶体管是一种晶体管，其中流过导电通道的电流由施加到栅源出口的电压产生的电场控制。 MOSFET可分为JFET、MESFET和MISFET。
绝缘栅双极晶体管（IGBT）绝缘栅双极晶体管IGBT是由MOSFET和双极晶体管组成的功率半导体分立器件，它控制极绝缘栅极FET，输出极双极功率晶体管，因此兼具速度和驱动能力的优点，并克服了两者的缺点。 目前耐压高达5kV甚至更高，电流高达12ka。
功率半导体分立器件模块分立器件电源模块是由两个或多个半导体分立器件芯片按照一定电路连接，安装在陶瓷基覆铜板（DCB）上，密封在绝缘外壳中或用弹性硅胶等保护材料封装的塑料封装，实现半导体分立器件的功能。 主要应用于高电压、大电流场合，如智能电网、高铁动车组等。 宽禁带功率半导体器件SiC功率半导体器件包括SiC功率二极管、SiC JFET、SiC MOSFET、SiC IGBT和SiC功率模块。 氮化镓功率半导体器件包括基于氮化镓半导体材料的氮化镓高电子迁移率晶体管和氮化镓二极管。