功率半导体器件（Power Semiconductor Device）又称电力电子器件（Power Electronic Device）。

 

　　1940年贝尔实验室在研究雷达探测整流器时，发现硅存在PN结效应，1958年美国通用电气（GE）公司研发出世界上第一个工业用普通晶闸管，标志着电力电子技术的诞生。

 

　　半导体器件

 

　　从此功率半导体器件的研制及应用得到了飞速发展，并快速成长为电子制造业的核心器件之一，还独立成为电子电力学科。

 

　　功率半导体器件在电力电子行业有着非常广泛的应用，是电子产品的基础元器件之一，在产业电子化升级过程中，越来越得到重视与应用。

 

　　几乎全行业的电子化发展，势必大大增加了对功率半导体器件的需求。目前全球的功率半导体器件主要由欧洲、美国、日本三个国家和地区提供，他们凭借先进的技术和生产制造工艺，以及领先的品质管理体系，大约占据了全球70％的市场份额。

 

　　而在需求端，全球约有39％的功率半导体器件产能被中国大陆所消耗，是全球最大的需求大国，但其自给率却仅有10％，严重依赖进口。

 

　　常用到的功率半导体器件有Power Diode（功率二极管）、SCR（晶闸管）、GTO（门极可关断晶闸管）、GTR（大功率电力晶体管）、BJT（双极晶体管）、MOSFET（电力场效应晶体管）、IGBT（绝缘栅双极晶体管）、SIT（静电感应晶体管）、BSIT（双极型静电感应晶体管）、SITH（静电感应晶闸管）、MCT（MOS控制晶闸管）、IGCT（集成门极换流晶闸管）、IEGT（电子注入增强栅晶体管）、IPEM（集成电力电子模块）、PEBB（电力电子积木）等。

 

　　晶体管

 

　　中国大陆功率半导体器件市场规模约为全球的40％；并预估2023年全球功率半导体器件市场规模有望达到221.5亿美元规模，年复合增长率为3.38％。

 

　　全球市场规模预测（单位：亿美元）

 

　　石墨烯在晶体管领域的应用优势

 

　　当下中国大陆正寻求技术转型，要将“中国制造”提升为“中国智造”，许多新技术、新应用都走在了全球前列，如新能源汽车、风力发电等；中国大陆还利用人工智能技术对传统产业进行智能化升级。

 

　　石墨烯

 

　　2020年的科技突破当从一种新型的石墨烯材料开始，在年代交替的关键时刻，这种新型的材料无疑给电子科技行业注入一支强心剂。来自中科院的科研团队在国际知名杂志《自然》上刊登了一篇文章，文中反复提到了一种名为硅一石墨烯一锗晶体管的器件，在国际材料领域引起了不小的反响。这种器件最引人注目的地方，就是其能实现电磁延迟时间降低一千倍的效果。中科院科研人员制取的这种器件材料，简而言之的作用就是能使电子部件信号的传递和处理速度极大降低。新型石墨烯晶体管可以实现电子延迟时间降低1 000倍的优异效果超导材料因为其在一走低温条件下，可以实现无电阻和抗磁性等一系列优异特性，被看作改变传统电子时代的关键材料。而石墨烯就是目前超导材料的最佳选择之一，此次中科院的科研人员能攻克硅一石墨烯一锗晶体管这种尖端器件，石墨烯的作用自然不可小觑，也正是加入了石墨烯才使得晶体管的延迟时间极大降低，同时拥有了在太赫兹领域工作的能力，其为今后超高速晶体管的诞生打下了坚实的基础，对于日后半导体电子行业晶体管的研发意义非凡。