功率半導體器件，電力控制的核心器件

    通常所用的電力有交流和直流兩種，比如從公用電網(wǎng)上得到的電力是 50Hz 的交流電，從蓄電池或干電池得到的是直流電。而從這些電源得到的電源往往不能直接滿足使用要求，需要進行電力變換。電力變換通常分為四類：交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流。交流變直流稱為整流，直流變交流稱為逆變。直流變直流是指電壓（或電流）改變。交流變交流的內(nèi)容比較多，可以改變頻率、相數(shù)或電壓。

    比如電動汽車中的蓄電池輸出的是直流電，而電動車使用的電動機主要是交流感應(yīng)電機和永磁電機。以交流異步電機為例，它由外面的固定的定子和內(nèi)部的轉(zhuǎn)子組成。當在定子上通上交流電，電流的變化就能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的合成磁場。旋轉(zhuǎn)的合成磁場就使內(nèi)部的轉(zhuǎn)子閉合線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并跟著磁場轉(zhuǎn)動。 交流異步電動機的常用調(diào)速方法是改變接通在定子上的交流電的頻率來改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。 因此對于電動汽車來說，需要將蓄電池輸出的直流電逆變成為交流電，并且能控制交流電的頻率。

    逆變電路的基本結(jié)構(gòu)是通過四個開關(guān)來改變負載上的電流方向。 當 S1 和 S4 閉合， S2 和 S3 斷開，負載上的電流從左往右。當 S1 和 S4 斷開， S2 和 S3 閉合，負載上的電流從右往左。通過這種方法就可以將直流電逆變成為交流電，而且通過控制開關(guān)的頻率可以控制交流電的頻率。 類似的電力變換還有很多，如風力發(fā)電和太陽能發(fā)電產(chǎn)生的電力是不穩(wěn)定的粗電，需要精煉之后才能上傳到電網(wǎng)上使用；照明用的 LED 燈需要鎮(zhèn)流器先將交流電轉(zhuǎn)為直流電；快充蓄電池也需要將交流電先轉(zhuǎn)為直流電；電動汽車中不同的電子設(shè)備（如顯示屏、車燈、雨刷器等）使用的電壓不同，需要將蓄電池輸出的電壓進行升壓或降壓。 電子電力技術(shù)已經(jīng)滲透進了人們生活的方方面面。

    功率半導體器件可以用來控制電路通斷， 從而實現(xiàn)電力變換。 一般將額定電流超過 1A 的半導體器件歸類為功率半導體器件，這類器件的阻斷電壓分布在幾伏到上萬伏。常見的功率半導體器件有金屬氧化物半導體場效應(yīng)管（MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管芯片（IGBT）及模塊、快恢復二極管（FRD）、垂直雙擴散金屬-氧化物場效應(yīng)晶體管（VDMOS）、可控硅（SCR）、 5 英寸以上大功率晶閘管（GTO）、集成門極換流晶閘管（IGCT）等。