功率半導體

功率半導體器件（Power Electronic Device）又稱為電力電子器件和功率電子器件，是指可直接用于處理電能的主電路中，實現電能的變換或控制的電子器件，其作用主要分為功率轉換、功率放大、功率開關、線路保護和整流等。

光伏逆變器

光伏逆變器是指可以將光伏（PV）太陽能板產生的可變直流電壓轉換為市電頻率交流電（AC）的逆變器，可以反饋回商用輸電系統，或是供離網的電網使用。光伏逆變器是光伏陣列系統中重要的系統平衡之一，可以配合一般交流供電的設備使用。太陽能逆變器有配合光伏陣列的特殊功能，例如最大功率點追蹤及孤島效應保護的機能。

各國對于新能源的需求日益增加，全球光伏新增裝機量不斷擴大，帶動光伏逆變器需求增速加快。逆變器是太陽能光伏發電系統中的關鍵部分，是將直流電轉化為用戶可以使用的交流電的必要過程。在光伏逆變器中，分升壓模塊和逆變兩部分電路，其中逆變電路中一般使用IGBT模塊。采用IGBT作為太陽能光伏發電關鍵電路的開關功率器件有利于減少整個系統損耗，促進光伏整體發電速率。

IGBT的定義

IGBT是一種可實現電路控制與電能轉化的功率半導體，應用范圍廣泛，光伏IGBT應用于光伏逆變器，是影響其性能的重要部件。IGBT又稱絕緣柵雙極性晶體管，是由BJT（雙極型三極管）與MOSFET（絕緣型場效應管）組成的復合型全控電壓驅動式功率半導體器件，在電路中作為電路開關，通過開關控制改變電壓，擁有柵極G、集電極C、與發射極E，由柵極與發射極之間的電壓決定其導通與關斷。IGBT的用途包括變頻、整流、變壓、放大功率與功率控制等，是電子裝置中電能轉換與電路控制的核心。?IGBT同時具備MOSFET輸入阻抗高、控制功率小、驅動電路簡單、開關速度快和BJT通態電流大、導通壓降低、開關損耗小的優點，適用于中、大功率應用的電力電子器件。當前普遍應用于650-6500V的中高壓領域，主要包括工業控制、白色變頻家電、風電、光伏、新能源汽車等。以下是IGBT的應用和分類。

IGBT的技術演變過程如下圖所示：從1980年至今，IGBT經歷了六代技術的發展演變，過程如圖1所示，分別是第一代平面穿通型（P.PT），第二代改進的平面穿通型（P.PT），第三代平面非穿通型（P.NPT），第四代溝槽非穿通型（Trench.NPT），第五代平面柵軟穿通型（P.SPT）和第六代溝槽柵電場-截止型（FS-Trench）

IGBT模塊產業鏈主要包括IGBT芯片設計、制造、模塊封測三大部分，而根據產業鏈覆蓋程度，可以行業分為IDM、Fabless和Foundry三種運作模式。產業鏈上游為原材料的生產與制造，中游涉及IGBT的制造與封裝測試，下游為光伏逆變器生產商。晶圓是制造功率器件等半導體器件的基本材料，其所需制造原材料主要為硅片及硅基材料、光掩模、光刻膠輔材、濕電子化學品、濺射靶材、CMP拋光材料、電子特氣等。主要設備為光刻機、薄膜沉積設備、刻蝕機、離子注入設備、拋光設備、測試設備等。當前中國本土廠商在材料與設備上競爭力均較弱。

IGBT作為功率器件，在逆變器中承擔著功率變換和能量傳輸的作用，是逆變器的心臟。IGBT在光伏逆變器的核心利用體現在驅動保護、過電流/短路保護、過溫保護、機械故障保護等四個方面。IGBT 在光伏逆變器中主要應用在 DC/DC 升壓和 DC/AC 逆變電路中，小編找到兩個示意圖如下。

光伏領域IGBT市場飛速增長

下游光伏逆變器出貨量增長勢頭強勁，促使光伏IGBT的需求上升，組串式逐漸替代集中式的趨勢將為IGBT單管帶來增量空間。中國光伏IGBT行業受下游光伏逆變器的需求驅動，行業相關技術的發展促進本土企業競爭力提升，促進行業良性發展。

根據中國光伏行業協會預測，2025年全球和中國光伏新增裝機容量的中值分別為：300GW和100GW，我們估計2025年全球和中國的光伏領域IGBT市場空間比例為3:1。 那么預計中國光伏領域 IGBT 市場規模2025 年達到73.52億元。

來源：網絡天風證券

審核編輯：劉清