一、功率半导体的重要性
功率半导体器件是进行电能（功率）处理的半导体产品，是弱电控制与强电运行间的桥梁。
在可预见的将来，电能将一直是人类消耗的最大能源。从手机、电视、洗衣机、到高速列车，均离不开电能。无论是水电、核电、火电还是风电，甚至各种电池提供的化学电能，大部分均无法直接使用，75%以上的电能应用需由功率半导体器件进行功率变换以后才能供设备使用。
每个电子产品均离不开功率半导体技术。功率半导体的目的是使电能更高效、更节能、更环保并给使用者提供更多方便。如通过变频来调速，使变频空调在节能50-70%的同时，更环保、更安静、让人更舒适。人们希望便携式电子产品一次充电后有更长的使用时间，在电池没有革命性进步以前，需要更高性能的功率半导体器件进行高效的电源管理。正是由于功率半导体能将“粗电”变为“精电”，因此它是节能减排的基础技术和核心技术。
随着绿色环保在国际间的确立与推进，功率半导体的应用范围已从传统的工业控制和4C产业（计算机、通信、消费类电子产品和汽车），扩展到新能源（风电、太阳能）、轨道交通、智能电网等新领域。据国际市场调研机构HISISuppliResearch报告，2011年全球功率半导体市场在2010年大增37.8%以后，继续增长6.7%，达到331亿美元。中国是全球功率半导体的最大市场，占据了超过全球50%以上的份额。
与微处理器、存储器等数字集成半导体相比，功率半导体的产品寿命周期相对较长，可为几年甚至十几年；同时功率半导体不追求特征尺寸的快速缩小，不要求最先进的生产工艺，其生产线成本远低于Moore定律制约下的超大规模集成电路。因此，功率半导体非常适合我国的产业现状以及我国能源紧张和构建和谐社会的国情。
二、功率半导体的定义与分类
功率半导体（PowerSemiconductor，PowerManagementSemiconductor）器件可定义为进行功率处理的半导体器件。典型的功率处理功能包括变频、变压、变流、功率放大和功率管理等。
功率半导体器件包括功率二极管、功率开关器件与功率集成电路，前两者也称为功率（分立）器件。国内常常将功率（分立）器件称为电力电子器件，这是因为早期的功率半导体器件如大功率二极管、晶闸管等主要应用于工业和电力系统领域。
图1给出了功率半导体器件的分类。功率半导体器件包括功率（分立）器件（PowerDiscreteDevices）和功率集成电路。功率（分立）器件由功率二极管（PowerRectifiers和PowerDiodes）、功率晶体管（PowerTransistors）和晶闸管类器件（Thyristors）组成，其中常见的功率晶体管包括以VDMOS（VerticalDouble-DiffusionMOSFET）为代表的功率MOS器件（PowerMOSFETs）、绝缘栅双极晶体管IGBT（InsulatedGateBipolarTransistors）和功率双极晶体管（PowerBipolarTransistors或PowerBJT：PowerBipolarJunctionTransistors）。功率晶体管和晶闸管又可统称为功率开关器件（PowerSwitches）。
功率集成电路（PIC：PowerIC）在国际上又常被称为智能功率集成电路（SPIC：SmartPowerIC，国内又有人称之为灵巧功率集成电路）或高压集成电路（HVIC：HighVoltageIC），在本文中，我们将电源管理集成电路（PowerManagementIC）也纳入PIC的范畴。
二十世纪八十年代之前的功率半导体器件主要是功率二极管、可控硅整流器（SCR）和功率BJT。除功率BJT中部分功率不大的晶体管可工作至微波波段外，其余的功率半导体器件都是低频器件，一般工作在几十至几百赫兹，少数可达几千赫兹。然而功率电路在更高频率下工作时将凸显许多优点，如高效、节能、减小设备体积与重量、节约原材料等。因此在二十世纪八十年代发生了“20kHz革命”，即功率半导体电路中的工作频率提高到20kHz以上。这时传统的功率半导体器件如SCR和GTR（巨型晶体管或称为电力晶体管）等因速度慢、功耗大而不再适用，以功率MOS和IGBT为代表的新一代功率半导体器件因此应运而生。新一代功率半导体器件除具有高频（相对于传统功率器件而言）工作的特点外还都是电压控制器件，因而使驱动电路简单，逐渐成为功率半导体器件的主流和发展方向，在国际上被称为现代功率半导体器件（ModernPowerSemiconductorDevices）。
现代功率半导体器件的制造技术与超大规模集成电路一样都是以微细加工和MOS工艺为基础，因而为功率半导体的集成化、智能化和单片系统化提供了可能，进而促进了将功率半导体器件与过压、过流、过温等传感与保护电路及其驱动和控制电路等集成于同一芯片的单片功率集成电路的迅速发展。
目前市场主流的功率半导体器件是硅基器件，包括部分SOI（SOI：SilicononInsulator）基高压集成电路，随着以SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）为代表的宽禁带半导体材料制备、制造工艺与器件物理的迅速发展，SiC和硅基GaN电力电子器件逐渐成为功率半导体器件的重要发展领域。
三、功率半导体技术与产业发展状况
（一）功率二极管
功率二极管是功率半导体器件的重要分支，占据9%的功率半导体市场份额（2011年数据）。
目前商业化的功率二极管以PiN功率二极管和肖特基势垒功率二极管（SBD）为主。前者有着耐高压、大电流、低泄漏电流和低导通损耗的优点，但电导调制效应在漂移区中产生的大量少数载流子降低了关断速度，限制了电力电子系统向高频化方向发展。具有多数载流子特性的SBD有着极高的开关频率，但其串联的漂移区电阻有着与器件耐压成2.5次方的矛盾关系，阻碍了SBD的高压大电流应用，加之SBD极差的高温特性、大的泄漏电流和软击穿特性，使得硅SBD通常只工作在250伏以下的电压范围内。
为了获取高压、高频、低损耗功率二极管，研究人员正在两个方向进行探索。一是沿用成熟的硅基器件（超大规模集成电路）工艺，通过新理论、新结构来改善高压二极管中导通损耗与开关频率间的矛盾关系，二是采用新材料研制功率二极管。
在硅基功率二极管方面，结合PN结低导通损耗、优良阻断特性和SBD高频特性两者优点于一体的新器件正逐渐走向成熟并进入市场，如美国Vishay公司推出的45V-200V的TMBS系列产品，美国PowerIntegrations公司推出的Qspeed系列二极管产品等。
此外，为开发具有良好高频特性和优良导通特性的高压快恢复二极管，通过控制正向导通时漂移区少数载流子浓度与分布的新结构器件也不断出现并成功应用于高性能IGBT模块中，如英飞凌公司的EmCon二级管、ABB公司的SPT＋二极管和日本富士电机的SASFWD等。台湾Diode公司充分利用MOS控制二极管理论和VLSI工艺研制的超势垒二极管（SuperBarrierRectifier）已经在市场上多处替代SBD。
随着半导体工艺技术的发展，微处理器、通讯用二次电源等都需要低电压大电流功率变换器。随着功率变换器输出电压的降低，整流损耗成为变换器的主要损耗。为使变换器效率达到90%以上，一种利用功率MOS器件低导通电阻特点的同步整流器（SR：SynchronousRectifier）及同步整流技术应运而生，低导通损耗功率MOS器件的迅速发展为高性能同步整流器奠定了强大的发展基础。
砷化镓（GaAs）SBD虽然已获应用，但GaAs材料1.42eV的禁带宽度和仅1.5倍于硅材料的临界击穿电场，使得GaAsSBD只能工作在600伏以下的电压范围内，远远不能满足现代电力电子技术的发展需要。SiC材料以其3倍硅的禁带宽度、10倍硅的临界击穿电场、2倍硅的饱和漂移速度和3倍硅的热导率等优良特性而得到迅速发展。SiCSBD是第一个商业化的SiC电力电子器件，目前Cree、Rohm、Infineon等十余家厂商已经将SiCSBD产品添加在其产品系列中。Cree公司已量产600-1700V/1-50A的系列SiCSBD产品，2010年所销售的SiCSBD超过了700亿伏安（VA）。
SiC基PiN二极管比Si基PiN二极管具有更高的阻断电压（>10kV）和更高的开关速度（>10倍）。2012年，日本京都大学报道了耐压21.7kV的SiCPiN二极管，Cree公司于2006年报道了在1.5cm?1.5cm的4H-SiC芯片上，单管输出电流达180A的4.5kVPiN二极管。在3英寸N型4H-SiC晶圆上，Cree公司制作的10kV/20APiN二极管合格率已经达到40%。
国内近几年在功率二极管领域发展迅速，芯片加工线已从3-4英寸向5-6英寸，甚至8英寸发展，并有江苏宏微、深圳芯微等设计公司涉足，在快恢复二极管（FRD）方面，国产器件已占据国内80%以上市场份额。
（二）功率晶体管
1.功率BJT
功率BJT是第一个商业化的功率晶体管，虽然存在二次击穿、安全工作区受各项参数影响而变化大、热容量小、过流能力低等缺点，学术界也一直有功率BJT将被功率MOS和IGBT所取代的观点，但由于其成熟的加工工艺、极高的成品率和低廉的成本，使功率BJT仍然在功率开关器件里占有一席之地（2010年占整个功率半导体市场5%份额）。
与Si基BJT相比，SiC基BJT具有低20～50倍的开关损耗以及更低的导通压降，且SiCBJT由于二次击穿的临界电流密度是Si的大约100倍而免于传统的二次击穿困扰，虽然与场控器件相比较，BJT的驱动电路较为复杂，但和SiCJFET和VDMOS器件相比，其制作工艺简单。美国GeneSiC公司已推出1200V/10A的SiC功率BJT产品，并正开发1200V-10kV的系列SiC功率BJT。
国内有众多厂商在生产硅基功率BJT，如深圳深爱、华润华晶、吉林华微等，广泛应用于绿色照明、充电器等领域，在国际功率BJT领域占据较大份额。