功率半导体应用涵盖了电子产业链的各个领域，随着新能源汽车、新能源等产业的高速发展，功率半导体的产业规模将逐步提升，IGBT、第三代功率半导体将是增长最快的领域。美欧日企业在全球功率半导体市场中占据主要地位，中国企业得益于下游应用市场规模优势，在IGBT、第三代功率半导体领域的国产替代将加速推进。
01产品类别
有用电的地方就有功率半导体。功率半导体是半导体的重要组成部分，是电力电子设备中电能转换与电路控制的核心，在电子电路中起到功率转换、功率放大、功率开关、线路保护和整流等作用，主要用于改变电力电子设备中电压和频率、直流交流转换等，广泛应用于移动通讯、消费电子、新能源汽车、轨道交通、工业控制、发电与配电等电力、电子领域，功率范围从几W（消费电子产品）至几GW（高压直流输电系统）。
图1功率半导体下游应用领域
资料来源：东莞证券《电子行业，功率半导体专题报告：下游需求旺盛，国产替代进行时-》。
功率半导体按照集成度，可分为功率半导体分立器件、功率模块和功率集成电路（功率IC）。一般将功率分立器件、功率模块统称为功率器件。
表1功率半导体类别（按集成度）
资料来源：深企投产业研究院整理。
功率半导体在半导体中的范围和类别如下图所示。
图2功率半导体类别及在半导体中的范围
资料来源：华润微招股说明书等，深企投产业研究院整理。
功率半导体还可按照控制类型、材料特性、驱动方式进行分类，具体如下：
表2功率半导体分类
资料来源：深企投产业研究院整理。
02主要产品性能和应用场景
不同功率半导体产品性能不同，因此拥有不同的应用场景。
1）二极管：最常用的电子元件之一，结构和原理简单、工作可靠，具有单向导电性，缺点是可承受的电压电流较小、开关频率不高，用于整流、检波以及作为开关元件。按具体用途，二极管主要类型包括整流二极管、肖特基二极管（SBD）、快恢复二极管（FRD）和稳压二极管等，其中SBD适用于小功率场景，而FRD则适用于较大功率场景。由于结构简单、成本低，二极管广泛应用于消费电子和工业中。
2）晶闸管：体积较小，可靠性高，能在高压、大电流下进行工作，在可控性上优于二极管，缺点是电路结构上必须设置关段电路，使电路结构变复杂、增加成本，开关频率也不高，难以实现变流装置的高频化。按导通及控制方式的差别可分为双向、逆导、门极关断、BTG和温控晶闸管等不同类型，被广泛应用于可控整理、交流调压、变频器和逆变器等电路中。最基础的为SCR（可控硅）、其次常见的有GTO（门极可关断晶闸管），多用于高压直流输电和轨道交通领域。
3）晶体管：晶体管是功率器件中市场份额最大的种类，根据应用领域和制程的不同，晶体管又可以分为IGBT、MOSFET和双极型晶体管等。
—MOSFET：金属氧化物半导体场效应晶体管，是单极型器件、电压型驱动器件，常见类型有平面栅MOS、沟槽栅MOS、超结MOS、屏蔽栅MOS等。具有双向导电特性，开关速度快、输入阻力高、热稳定性好、驱动功率小且驱动电路简单，不存在二次击穿问题等优点，但电流处理能力相对较弱、耐压低，适用于高频率低功率场景（功率不超过10kW的电力电子装置，电压范围V以下），广泛运用于消费电子、通信、工业控制和汽车电子等领域。
—IGBT：绝缘栅双极型晶体管，由MOSFET和BJT组合而成复合全控型电压驱动式功率半导体器件，既有MOSFET输入阻抗高、驱动功率小、开关速度快特性，又兼具BJT导通电压低、通态电流大、损耗小的优点，在高压、大电流、高速等方面具有独特优势，驱动功率小而饱和压降低，可实现逆变、变频功能。主要适用于中低频率、高功率的工作环境，广泛应用于逆变器、变频器和电源开关等领域，在低压主要应用于变频白色家电、新能源汽车零部件等领域,在中压常用于工业控制、新能源汽车等领域，在高压领域广泛应用于轨道交通、新能源发电和智能电网等重要领域，被称为电力电子行业的“CPU”。按照封装形式，IGBT产品可分为IGBT单管（IGBT分立器件）、IGBT模块和IPM模块。
表3IGBT主要产品形式
资料来源：英飞凌