功率器件是
电力电子器件的核心，特指转换并控制电力的功率半导体器件。电力有直流电（DC）、交流电（AC）之分，存在电压、电流大小和频率的区别。电力转换包括转换一个或多个电压、电流或频率。“功率控制”指控制输入和输出的功率大小。核心是使用最小的输入控制功率保证输出功率的大小和时延。
全球功率器件市场规模 2018年全球功率器件市场规模为363亿美元，同比增长11%，受益于折旧带来的替换市场、电气化程度加深带来的新增市场以及供需格局带来的价格增长，2016年-2018年全球功率器件市场增长迅速，但从2018年第四季度开始，半导体市场开始出现周期性下滑，2019年第一季度增速下滑的趋势仍在延续。据Yole Développement相关测算，功率半导体市场在2019年、2020年由于价格的回落增长速度下降至5%、3%，在2021年以后由于物联网应用的兴起回升至4%的年化增长速度，至2022年实现约426亿美元的市场规模。 从产品构成来看，目前在功率器件中最主要的产品是MOSFET、IGBT、二极管及整流桥。2017年，全球功率半导体市场规模超300亿美元，其中MOSFET占比31%，IGBT占比19%，二极管及整流桥占比29%，其他占比21%。
MOSFET和IGBT为最常用的两种功率半导体器件 功率半导体器件可以用来控制电路通断，从而实现电力变换。一般将额定电流超过1A的半导体器件归类为功率半导体器件，这类器件的阻断电压分布在几伏到上万伏。常见的功率半导体器件有金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极晶体管芯片（IGBT）及模块、快恢复二极管（FRD）、垂直双扩散金属-氧化物场效应晶体管（VDMOS）、可控硅（SCR）、5英寸以上大功率晶闸管（GTO）、集成门极换流晶闸管（IGCT）等。 功率二极管是基础性功率器件，结构简单可靠性强，广泛应用于工业、电子等各个领域，起到稳压、整流和开关的作用。二极管分为整流二极管，齐纳二极管和高频二极管。其中整流二极管和齐纳二极管属于功率半导体。整流二极管主要用作整流、开关、变换（肖特基二极管SBD）和逆变（快恢复二极管FRD）作用。
MOSFET：高频率开关核心部件 MOSFET和IGBT是目前最常用的两种功率半导体器件。金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），简称金氧半场效晶体管，是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effect transistor)。通过在栅极（G）上施加电压，使得源极（S）和漏极（D）之间导通，当撤去电压或施加负电压，则使得源极（S）和漏极（D）之间断开。N基极层是为了防止在关断的情况下元件被高压击穿。因此需要承受的电压越高，N基极层就越厚，电阻也就越大。 为了改善MOSFET的电压耐受性，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）在MOSFET的基础上增加一层P+层，与N基极层形成了一个PN二极管。在关断情况下，形成的PN结承受了绝大部份电压，而结构中的MOSFET不需要承受高压，因此提高了元件的耐压性能。因此IGBT一般用在高压功率产品上，电压范围一般600V-6500V；MOSFET应用电压相对较低，从十几伏到1000V。但是IGBT的延迟时间要大于MOSFET，因此IGBT应用在切换频率低于25kHz的场景，而MOSFET可以应用于切换频率大于100kHz的场景。
MOSFET是功率器件的细分产品之一，即MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。MOSFET功率器件是电能转换和控制的核心半导体器件。MOSFET功率器件工作速度快，故障率低，开关损耗小，扩展性好。适合低压、大电流的环境，要求的工作频率高于其他功率器件。
据HIS统计数据显示，MOSFET市场主要份额被英飞凌占据，其所有产品综合占率27%，第二、三位分别是安森美13%和瑞萨9%。而在价值量高的高压MOSFET领域，英飞凌更是以36%的市占率领先所有对手。
IGBT：高压高频率电力电子的“心脏” IGBT作为一种新型电力电子器件，是国际上公认的电力电子技术第三次革命最具代表性的产品，是工业控制及自动化领域的核心元器件，其作用类似于人类的心脏，能够根据工业装置中的信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等，以实现精准调控的目的。 自20世纪80年代末开始工业化应用以来发展迅速，IGBT不仅在工业应用中取代了MOSFET和GTR，甚至已扩展到SCR及GTO占优势的大功率应用领域，还在消费类电子应用中取代了BJT、MOSFET等功率器件的许多应用领域。 按照工作电压的不同，IGBT在650V-6500V的电压范围内的各类应用场景广泛应用。其中，工业IGBT应用一般为650V、1200V和6500V级别；
新能源汽车和家电IGBT应用一般为650V和1200V级别；新能源发电IGBT应用一般为1200V和1700V级别；轨道交通所使用的IGBT电压在3300V-6500V之间。
资料显示，在全球IGBT市场中，英飞凌、三菱和富士电机处于领先位置，安森美主要集中在600V以下的低压消费电子行业，而1700V以上中高压的高铁、汽车、智能电网等领域，基本被英飞凌、ABB和三菱产品垄断。
IGBT技术演化路线：微型化与高功率成为趋势 自20世纪80年代IGBT开启工业化应用以来，IGBT技术经历了丰富的技术演变，涌现出六代不同的技术方案，但这些方案主要由英飞凌、
三菱电机和富士电机等厂商主导。
在英飞凌、富士电机、ABB等厂商的推动下，IGBT的结构设计仍在不断突破和创新，并涌现出了P-ring TS+Trench、超级结和SiC IGBT等全新技术，推动IGBT应用和市场的持续发展。
同时，IGBT的制造工艺也在持续革新，IGBT产品的差异化和性能的提升有赖于掺杂、扩散和薄片加工等多种工艺的应用，相关工艺的技术壁垒较高，制造技术也成为实现IGBT创新的关键。 风电行业IGBT功率器件产品 IGBT功率器件——风机平稳运行之“芯” 风电起源于欧洲，当前在中国正蓬勃发展。通常风电设备需要以20-25年为运行生命周期，这对风机设备核心部件的可靠性提出了很高的要求，尤其是身处环境更恶劣的海上风电。 IGBT模块作为风机能量转换的心脏，通过一次次的脉动，将叶片捕获的风能，在风电变流器里变换成电能，源源不断地注入电网。因叶片的旋转，对IGBT都是一次次功率循环，足够强大的功率循环次数，也就是IGBT PC（Power Cycling）寿命，是完成海上风电漫长25年服役的基础，是长期稳定高效发电的保障，从而降低风电场度电成本，度电成本公式为：
同样，不同地域海上风电的年度风速谱线走势不尽相同。当风速逐渐增加甚至风机满功率额定运行时，变流器和IGBT模块都要全力以赴并经历严峻的高负荷考验。下图展示了某风场的全年风速分布概况，横轴代表风速，纵轴代表风速概率密度函数。由图可知，低风速占比较高，比如风速7m/s以下。高风速虽然占比较小，但是其对变流器和IGBT模块的PC寿命影响很大。
某风场全年风速分布概况 对于海上风机，如果IGBT模块在变流器中无法承受海上多次、长期的强风而失效，无法满足20-25年的寿命要求，则风电场业主将很可能面临中途更换变流器功率组件（IGBT模块是功率组件的核心器件）的困境，从而增加