Un semiconductor de putere este un dispozitiv asemănător unui comutator utilizat în principal pentru a controla și converti energia electrică în circuite electronice. În general, aceste dispozitive folosesc proprietățile electronice găsite în elementele semiconductoare, cum ar fi arseniura de galiu, germaniul și siliciul. Denumite și dispozitive de alimentare, aceste gadgeturi pot risipi de obicei mai mult de un watt de putere în timpul funcționării standard. Ele sunt de obicei denumite circuite integrate de putere atunci când sunt aplicate în circuite integrate, care pot conține milioane de dispozitive legate între ele pe un singur semiconductor.
În cea mai mare parte, forma de bază a unui dispozitiv semiconductor de putere a fost dezvoltată în anii 1950. Inginerul Robert N. Hall este creditat cu inventarea dispozitivului. Fabricate din germaniu, aceste gadgeturi timpurii aveau de obicei un curent nominal de aproximativ 35 de amperi și o capacitate de tensiune de aproximativ 200 de volți. Comparați asta cu semiconductorii de putere moderni, care se ocupă frecvent de mii de amperi, precum și mii de volți.
Există mai multe tipuri de dispozitive semiconductoare de putere, inclusiv o diodă de putere, un tranzistor cu efect de câmp cu semiconductor de oxid de metal (MOSFET), un tiristor și un tranzistor bipolar cu poartă izolată (IGBT). Diodele de putere sunt de obicei realizate din componente electronice cu două terminale. De obicei, transportă curenți electrici în direcția înainte și împiedică intrarea curentului într-o direcție inversă. Spre deosebire de omologii lor cu semiconductori de putere redusă, ei sunt capabili să transmită un volum semnificativ de curent.
MOSFET-urile de putere sunt unul dintre cele mai utilizate tipuri de aplicații pentru semiconductori de putere de joasă tensiune. De obicei, acestea au mai puțin de 200 de volți și sunt utilizate pentru controlere de motoare, surse de alimentare și convertoare DC la DC. La fel ca o diodă de putere, un MOSFET de putere este echipat în mod obișnuit pentru a transporta cantități mari de energie electrică. Ele sunt adesea mai eficienți la tensiuni mai mici și au viteze mari de comutație decât alte tipuri de semiconductori de putere.
Un tiristor este un tip de semiconductor de putere folosit în orice, de la variatoare de lumină întrerupătoare și sisteme de control al presiunii până la comenzile vitezei motorului și regulatoarele de nivel al lichidului. Alcătuite din patru straturi, sunt formate din materiale alternante de tip P și de tip N și au de obicei trei electrozi. Ele sunt adesea concepute pentru a controla un volum considerabil de putere folosind un curent sau o tensiune mic de declanșare.
Un semiconductor de putere cu tranzistor bipolar cu poartă izolată (IGBT) este un gadget conceput pentru a opri și a porni rapid. Considerate a fi un tip extrem de eficient de semiconductor de putere, IGBT-urile sunt frecvent utilizate în sistemele de aer condiționat și mașinile electrice. Sistemele stereo care conțin amplificatoare de comutare folosesc uneori și IGBT-uri pentru a ajuta la sintetiza formelor de undă complexe.