淺談半導體功率器件
在剛剛過去的第五屆全國新型半導體功率器件及應用技術研討會，易捷測試參加了該會議，並與部分演講嘉賓進行了互動。我們看到今年雖有美中貿易戰等不利因素影響，但功率半導體是需求驅動型產業，受影響程度卻較小。
會議現場
答謝晚宴
會場各大供應商展區
淺談半導體功率器件
國內功率半導體器件需求很火，功率半導體器件，以前也被稱為電力電子器件，簡單來說，就是進行功率處理的，具有處理高電壓，大電流能力的半導體器件。給個數量吧，電壓處理範圍從幾十V~幾千V，電流能力最高可達幾千A。典型的功率處理，包括變頻、變壓、變流、功率管理等等。 其中大功率（通常指電流為數十至數千安，電壓為數百伏以上）電子器件。可以分為半控型器件、全控型器件和不可控型器件，其中閘流體為半控型器件，承受電壓和電流容量在所有器件中最高；電力二極體為不可控器件，結構和原理簡單，工作可靠；還可以分為電壓驅動型器件和電流驅動型器件，其中GTO、GTR為電流驅動型器件，IGBT、電力MOSFET為電壓驅動型器件。
早期的功率半導體器件：大功率二極體、閘流體等等，主要用於工業和電力系統（正因如此，早期才被稱為電力電子器件）。後來，隨著以功率MOSFET器件為代表的新型功率半導體器件的迅速發展，現在功率半導體器件已經非常廣泛啦， 在計算機、通行、消費電子、汽車電子 為代表的4C行業（computer、communication、consumer electronics、cartronics）。
功率半導體器件現在可以說是越來越火，國家不是要節能環保嗎，低碳生活，那就需要對能量的處理進行合理的管理，power是啥？通俗的理解就是功率P=IV 嗎，所以就需要對電壓電流的運用進行有效的控制，這就與功率器件密不可分！ 功率管理積體電路（Power Management IC，也被稱為電源管理IC）已經成為功率半導體器件的熱點，發展非常迅速噢！
功率半導體器件，在大多數情況下，是被作為開關使用（switch），開關，簡單的說，就是用來控制電流的透過和截斷。那麼，一個理想的開關，應該具有兩個基本的特性：
1，電流透過的時候，這個理想開關兩端的電壓降是零
2，電流截斷的時候，這個理想開關兩端可以承受的電壓可以是任意大小，也就是0~無窮大 因此，功率半導體器件的研究和發展，就是圍繞著這個目標不斷前進的。現在的功率半導體器件，已經具有很好的效能了，在要求的電壓電流處理範圍內，可以接近一個比較理想的開關。 功率二極體，閘流體，還有功率BJT（就是功率雙極型電晶體）這些都是第一代產品了，比較老了。第二代是以功率MOSFET為代表的新型功率半導體器件，如VDMOS、LDMOS，以及IGBT。IGBT目前非常火啊，國內才剛剛起步，大量需要IGBT的高技術人才，這個非常有錢途。
然而，傳統的矽基功率半導體器件及其材料已經滿足不了當下行業對高頻、高溫、高功率、高能效、耐惡劣環境及小型化功率半導體器件發展需求，且每取得一次突破都要付出高昂的代價。 於是人們的目光轉向了以碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導體材料，它們具有禁頻寬、擊穿電場強度高、飽和電子遷移率高、熱導率大、介電常數小、抗輻射能力強等優點，結合卓越的開關效能、溫度穩定性和低電磁干擾（EMI），更適用於如太陽能逆變器、電源、電動汽車和工業動力等下一代電源轉換。
但同時我們也看到，當今功率半導體器件測試面臨相當大的挑戰，尤其是使用如碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）的先進材料製成的器件，通常這些新型器件的測試要求更高的電壓和功率水平，更快的開關時間以及從晶圓級到封裝器件的完整測試。易捷測試目前測試系統及測試技術服務以深入國內大專院校、航空、航天、無線通訊、電子行業等領域，也正在尋求更廣泛突破，由其在新型器件（SiC， GaN，石墨烯等）材料分析、功率元器件檢測、可靠性評測、系統功能驗證等方面推廣系統整合服務，為能服務於電力裝置、電動汽車、軌道交通領域的動力車組和運用大功率半導體器件設計發揮自身更多優勢。
TS2000-HP 大功率探針臺
與適用於中大功率的SiC相比，GaN的方向是中小功率，因此GaN成為緊隨SiC的第三代半導體材料。GaN微波
射頻
器件目前主要用於遠距離訊號傳輸和高功率級別，如雷達、移動基站、衛星通訊、電子戰等，主要玩家有東芝、三星等。 站在全球角度看，目前SiC的技術和市場都被國際企業所壟斷，主要為Infineon、Cree和Rohm，而且他們已經形成了產品體系。與國際大廠相比，中國大陸的碳化矽功率半導體器件研發起步晚，於20世紀末才開始重視SiC的開發，在技術上仍有很大差距。而中國在國家多項科研計劃的扶持下，已經大幅縮小了與國際的技術差距，並取得了不少成就。功率半導體是很多應用領域不可或缺的上游器件，未來將伴隨著產業的爆發而實現快速增長。然而在SiC和GaN材料的製備與質量等方面仍有較多亟待破解的問題。
