電力電子器件范文10篇

摘要：針對電力電子器件熱管理始終難以解決的問題，需采用科學合理的管理方法改變熱設計，以提升熱設計的可靠性。具體地，分析電力電子器件熱失效故障以及措施，詳細探討電力電子器件熱失效的過程，重視設計評審的重要性，從而使電力電子器件中的熱失效能夠達到良好的防范效果。

關鍵詞：電力電子器件；熱管理；熱失效

電子器件由于受到熱應力積累效應、其他化學反應等影響易導致器件失效，其中造成電子器件失效的主要原因是溫度過高。通過對電力電子器件的科學管理，在故障發生前管理防范對任務有影響的模式，從而有效提升電力電子器件的熱可靠性能。

1電力電子器件熱故障管理及措施

1.1熱故障機理與現狀。要科學合理得進行熱故障管理，需要分析熱功能原理，并在分析過程中找出產生熱失效的原因和導致的嚴重后果。電力電子器件無論是靜態休息還是動態運行中都存在能量損耗情況，導致該零件的熱量與其他部位的芯片零件產生一定的溫度差，從而使溫度差轉化成熱量。這種熱量通常以輻射或者傳導的方式進行傳遞。因為許多熱故障都是隱形故障，所以在失效調查時很難發現，產生此種現象的主要原因是間歇性失效。由于不能查找出具體原因，所以出現故障時不能及時進行維修，即便重新安裝也會導致系統無法正常運轉，從而可能引發一系列問題，并因找不出故障的具體原因而付出高昂的反復維修費用[1]。1.2熱失效與溫度的關系。運行過程中，器件溫度過高與失效率呈指數形式不斷增長，而這種增長形式只是一種較為相近的關系。除了器件高溫之外，還有其他模式造成器件不能使用。許多熱值失效對設置中的一些物理化學成分造成一系列結構變化，且這種變化由于溫度的上升而不斷加劇，使其在高溫下失效。反言之，當器件溫度同室內溫度環境相似時，工作溫度失效率也隨之降低。這是因為器件在工作運轉過程中與室內的溫度產生加大的溫度差時，會對化學變化速度減少不利影響，使其失效速度隨之快速下降。因為器件材料不同，器件收縮程度不同，從而對器件的熱度有所增加。同時，這會令器件中凝結的水發生腐蝕或者短路現象，所以在很低的溫度下器件的失效率同樣會增加。綜合所述，工作環境是電力電子器件熱管理的主要成因[2]。1.3熱管理常用措施。在保持電力電子器件原始設計的同時，要預防器件發生任何故障，需要利用電子設備進行熱設計管理。通過漏熱熱阻、傳導電阻以及輻射散熱等相關路徑防止熱致失效，提升器件的可靠性，降低經濟損失。另外，設計過程中，應注意定型后改進熱設計的成本要比事先熱設計的成本高。為此，要想有效改進熱設計，應該減少多個影響電力電子致熱的因素。

2常見熱失效模式管理

摘要：電力電子器件又稱為功率半導體器件，主要用于電力設備的電能變換和控制電路方面大功率的電子器件，其類型非常的多樣，在各個領域中都有著廣泛的應用，是弱電與強電、信息與電子、傳統產業與現代產業完美結合的媒介。本文主要針對電力電子器件及其應用現狀和發展趨勢進行分析、

關鍵詞：電力電子器件；應用現狀；發展趨勢

隨著科學技術的不斷進步，電力電子器件裝置當今得到了廣泛的應用，主要涉及到交通運輸業、先進裝備制造業、航天航空和坦克飛機等現代化裝備中。得益于電子技術的應用優勢，全球電子產品產業得到了快速的發展，給全球的經濟、文化、軍事等各領域帶來了實質性的影響。電子技術可以劃分為兩類：一種是電子信息技術，電力電子元件在電子信息技術上的應用可以實現信息的傳送、儲存和控制等目的；第二種就是保證電能正常安全的進行傳輸，同時將能源和信息有效的結合起來。在社會的不斷發展中，各行各業對于優質優量的電能都是迫切需要的，而隨著一次次電力電子技術的改革，電力電子器件的應用范圍也更加廣泛，成為了工業生產中不可或缺的重要元件。電力電子技術的發展為人類的環保和生活都做出了重要的貢獻，成為了將弱電與強電、信息與電子、傳統產業與現代產業完美結合的媒介。所以電力電子器件的研究成為了電力電子行業的重要課題。

1.電力電子器件的應用與發展歷程

上世紀50年代開始，全球第一支晶閘管誕生，這就標志著現代電氣傳動中的電力電子技術登上歷史的舞臺，基于晶閘管研發的可控硅整流裝置成為了電氣傳動行業的一次變革，開啟了以電力電子技術控制和變換電能的變流器時代，至此電力電子技術產生。到70年代時晶閘管已經研發出來可以承受高壓大電流的產品，這一代的半控型器材被稱之為第一代電力電子器件。但是晶閘管的缺點就是不能自關斷，隨著電力電子理論和工藝的不斷進步，隨后研發出了GTR.GTO和MOSFET等自關斷的全控型，這一類產品被稱之為第二代電力電子器件。之后出現了第三代電力電子器件，主要以絕緣柵雙極晶體管為代表，第三代電力電子器件具有頻率快、反映速度快和能耗較低的特點。在近些年的研究中，人們開始將微電子技術與電力電子技術進行融合，從而制造出了具有多功能、智能化、高效率的全控性能集成器件。電力電子器件中使用最多，構造簡單的就是整流管，當前整流管可以分為普通型、快恢復型和肖特基型三種。在改善電力電子性能、減少電路能源損耗和提升電流效率等方面，電力整流管發揮著重要的作用。美國通用電氣公司于1958年研發出了第一個用于工業的普通晶閘管，為今后的工藝調整和新器件的研發打下了基礎，隨后的十年中各式各樣的晶閘管面世，例如雙向、逆向逆導和非對稱等，到現如今這些晶閘管還一直在被使用。為了解決晶閘管的不可自關斷問題，美國于1964年研發了0.5kV/0.01kA的可關斷晶閘管，到今天發展成為9kV/2.5kA/0.8kHZ和6kV/6kA/1kHZ。可關斷晶閘管具有容量大和低頻率的特點，在大功率牽引驅動中發揮著極大的作用。隨后到70年代，GTR產品成功面世，其額定值已經達到了1.8kV/0.8kA/2kHZ和0.6kV/0.003kA/100kHZ，GTR產品具有極大的靈活性，有著開關能源消耗低和時間短的優點，在中等容量和頻率電路中發揮著主要作用。而第三代的絕緣柵型雙極性晶體管，對電壓能夠進行控制，有著輸入阻率抗性大和驅動功率小等特點，有著巨大的發展潛力。

2電力電子器件的應用

一、電力電子器件的發展過程

上世紀50年代末晶閘管在美國問世，標志著電力電子技術就此誕生。第一代電力電子器件主要是可控硅整流器(SCR)，我國70年代將其列為節能技術在全國推廣。然而，SCR畢竟是一種只能控制其導通而不能控制關斷的半控型開關器件，在交流傳動和變頻電源的應用中受到限制。70年代以后陸續發明的功率晶體管(GTR)、門極可關斷晶閘管(GTO)、功率MOS場效應管(PowerMOSFET)、絕緣柵晶體管(IGBT)、靜電感應晶體管(SIT)和靜電感應晶閘管(SITH)等，它們的共同特點是既控制其導通，又能控制其關斷，是全控型開關器件，由于不需要換流電路，故體積、重量較之SCR有大幅度下降。當前，IGBT以其優異的特性已成為主流器件，容量大的GTO也有一定地位[1][2][3]。

許多國家都在努力開發大容量器件，國外已生產6000V的IGBT。IEGT(injectionenhancedgatethyristor)是一種將IGBT和GTO的優點結合起來的新型器件，已有1000A/4500V的樣品問世。IGCT(integratedgateeommutatedthyristor)在GTO基礎上采用緩沖層和透明發射極，它開通時相當于晶閘管，關斷時相當于晶體管，從而有效地協調了通態電壓和阻斷電壓的矛盾，工作頻率可達幾千赫茲[2][3]。瑞士ABB公司已經推出的IGCT可達4500一6000V，3000一3500A。MCT因進展不大而引退而IGCT的發展使其在電力電子器件的新格局中占有重要的地位。與發達國家相比，我國在器件制造方面比在應用方面有更大的差距。高功率溝柵結構IGBT模塊、IEGT、MOS門控晶閘管、高壓砷化稼高頻整流二極管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在國外有了最新發展。可以相信，采用GaAs、SiC等新型半導體材料制成功率器件，實現人們對“理想器件”的追求，將是21世紀電力電子器件發展的主要趨勢。

高可靠性的電力電子積木(PEBB)和集成電力電子模塊(IPEM)是近期美國電力電子技術發展新熱點。GTO和IGCT，IGCT和高壓IGBT等電力電子新器件之間的激烈競爭，必將為21世紀世界電力電子新技術和變頻技術的發展帶來更多的機遇和挑戰。

二、變頻技術的發展過程

變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。電力電子器件的更新促使電力變換

摘要：眾所周知的是，電力電子這個技術對于現代科學和工業的發展來說是至關重要的，而電力電子器件的發展與完善與這門技術息息相關。所以作為電力電子技術發展的原動力，工作人員必須要加強對于現代電力電子器件的應用裝置和內部系統的研究力度，而且要針對電力電子器件的應用現狀和未來的發展方向展開深入研究。。

關鍵詞：電力電子器件；應用；發展現狀

隨著我國社會經濟的快速發展，我國的電力電子器件已經得到了極為廣泛的運用，甚至已經滲透到了能源、環境、航空航天等各個領域，尤其是還涉及到了現代化國防武器裝備等方面。由此可見，我國電力電子器件與電力電子技術的快速發展對于社會上的很多重要領域都產生重要的影響。電力電子器件及其應用的現狀和發展的研究可以幫助工作人員加深對于現代電子技術的了解，發揮出信息電子技術在工業生產中的信息傳輸、處理、存儲等作用。除此之外，電力電子技術也可以在很大程度上保障電能安全高效，實現內部資源的合理配置，為我國的工業生產提供能量和承擔執行的功能。

1.電力電子器件的發展現狀

1.1電力電子器件的基本概況

隨著社會經濟的快速發展，我國的電力電子器件的發展前景越來越光明，早在上世紀，我國的電子技術就已經逐漸發展起來。首先電子技術涉及到信息電子技術和電力電子技術兩大方面的內容，現代科技的飛速發展促進了信息電子技術的發展，與此同時電力電子技術也在電能的傳輸、處理、存儲和控制等各個方面發揮出了自身獨特的作用。對于當今我國工業發展來說，電力電子器件的應用和發展是極為必要的，因為我國的很多工廠和技術設備都與電力電子器件有著密切的聯系。為了能夠在最大范圍內加快生產的速度和工作的效率，對電力電子技術這種比較先進的技術的開發是極為必要的，這主要是因為傳統的電力電子器件的應用和發展已經遠遠落后于時代的發展速度，不適應我國工業生產的模式。

電力電子技術是以電力電子器件為基礎對電能進行控制、轉換和傳輸的一門技術，是現代電子學的一個重要分支，包括電力電子器件、變流電路和控制電路三大部分，其中以電力電子器件的制造、應用技術為最基本的技術。因此，了解電力電子器件的基本工作原理、結構和電氣參數，正確安全使用電力電子器件是完成一部電力電子裝置最關鍵的一步。電力電子器件種類繁多，各種器件具有自身的特點并對驅動、保護和緩沖電路有一定的要求。一個完善的驅動、保護和緩沖電路是器件安全、成功使用的關鍵，也是本講座重點講述的部分。電力電子變換電路常用的半導體電力器件有快速功率二極管、大功率雙極型晶體管(GTR)、晶閘管(Thyristor或SCR)、可關斷晶閘管(GTO)、功率場效應晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)以及功率集成電路PIC等。在這些器件中，二極管屬于不控型器件，晶閘管屬于半控型器件，其他均屬于全控型器件。SCR、GTO及GTR屬電流驅動型器件，功率MOSFET、IGBT及PIC為電壓驅動型器件。在直接用于處理電能的主電路中，實現電能變換和控制的電子器件稱為電力電子器件。電力電子器件之所以和“電力”二字相連，是因為它主要應用于電氣工程和電力系統，其作用是根據負載的特殊要求，對市電、強電進行各種形式的變換，使電氣設備得到最佳的電能供給，從而使電氣設備和電力系統實現高效、安全、經濟的運行。目前的電力電子器件主要指的是電力半導體器件，與普通半導體器件一樣，電力半導體器件所采用的主要材料仍然是硅。

1電力電子器件的一般特征

(1)處理電功率的能力大

(2)工作在開關狀態

(3)需要由信息電子電路來控制

(4)需要安裝散熱器

摘要：電力電子技術在綠色電源技術上起著很重要的作用，現如今它已經發展為電氣工程學科中一個特別關鍵的分支。近幾年，電力電子技術發展勢頭不容小覷。文中描述了電力電子的定義和應用，分析了電力電子技術產業現狀與電力電子器件在我國的發展，對電力電子的發展提出了相關的建議。

關鍵詞：電力電子技術；電源技術；電力電子產業

電力電子技術，就是運用電力半導體器件以及電子技術對電氣設備的電功率進行控制的一種技術。它把電力半導體器件、電子技術、自動控制技術與電力變換技術等多種技術相結合，是一門交叉學科。經過幾代人孜孜不倦的努力，我國的電力電子產業發展的比較快速。自從第一個可控硅的出現，電力電子器件及其應用技術的發展已經持續了將近50年。電力電子器件的發展歷經了不控器件和半控器件，電流、電壓全控器件和功率集成電路等幾個時期，器件的體積在不斷地減小，而且，功率損耗較大的開關時間也大大降低，工作頻率大幅度的增加，而且在電力電子技術上的新突破變為實際應用的時間也縮短。它涉足領域廣泛，在電力、機械、通訊、交通等領域發揮著重要作用，是如今高新技術不可或缺的一部分。

1電力電子器件的發展

由于電力電子器件不斷發展，電力電子技術也取得了較大進步。電力電子技術的發展可分為以下幾個階段，第一階段為1950～1960年，在這一階段，半導體器件中重要的技術得到了完善；第二個階段從1970到1980年底，關鍵的電力電子器件包括場效應晶體管、絕緣柵雙極型晶體管、可關斷晶閘管的發展，使功率變換的要求得以實現；第三個階段是從1990年始一直到現在，電力電子技術已經基本成熟，電壓全控型的電力電子器件與智能型集成功率模塊技術實現了飛躍式的發展。到目前為止，電力電子器件的水平基本上穩定在109～1010W／Hz的水平。為了超越器件的極限，可以向兩個方向發展：一是更換更新的器件構造，二是應用寬能帶間隙的半導體器件，如SiC器件和GaN器件。

2對電力電子產業現狀的分析

目前電網技術正向智能化發展，碳化硅電力電子器件技術的進步及產業化，將在高壓電力系統開辟全新應用，對電力系統變革產生深遠影響。碳化硅電力電子器件優異的高效、高壓、高溫和高頻特性，使其在家用電器、電機節能、電動汽車、智能電網、航天航空、石油勘探、自動化、雷達與通信等領域有很大應用潛力。

一、關于碳化硅電力電子器件

1.定義電力電子器件（PowerElectronicDevice）又稱為功率半導體器件，主要指用于電力設備電能變換和控制電路方面的大功率電子器件。碳化硅（SiC）電力電子器件是指采用第三代半導體材料SiC制造的一種寬禁帶電力電子器件，具有耐高溫、高頻、高效的特性。按照器件工作形式，SiC電力電子器件主要包括功率二極管和功率開關管。功率二極管包括結勢壘肖特基（JBS）二極管、PiN二極管和超結二極管；功率開關管主要包括金屬氧化物半導體場效應開關管（MOSFET）、結型場效應開關管（JFET）、雙極型開關管（BJT）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、門極可關斷晶閘管（GTO）和發射極可關斷晶閘管（ETO）等。2.技術優勢與硅基電力電子器件必須采用硅單晶制造一樣，SiC電力電子器件是采用微電子工藝方法在SiC晶圓材料上加工出來的，目前常用的是4H-SiC型單晶襯底材料，以及在襯底上生長出來的外延材料。是硅的三倍，臨界擊穿電場比硅材料高一個數量級，相同結構下，其阻斷能力比硅器件高好多倍，相同的擊穿電壓下，SiC器件的漂移區可以更薄，可保證其擁有更小的導通電阻。一般硅器件最高到200℃就會因熱擊穿造成失效，而SiC具有的寬禁帶特性，保證了SiC器件可以在500℃以上高溫環境工作，且具有極好抗輻射性能。SiC電力電子器件的開關頻率高于同結構硅器件，可大幅降低開關損耗，大大提高系統效率；在應用于功率集成系統時，SiC器件無反向恢復、散熱性好的突出特點，可使相關電路得到優化，從而在整體上縮減系統尺寸，減輕系統重量，節約系統成本。SiC電力電子器件重要系統優勢在于其高壓（達數萬伏）、高溫（大于500℃）特性，突破了硅器件電壓（數kV）和溫度（小于200℃）限制所導致的嚴重系統局限性。3.應用SiC電力電子器件率先在低壓領域實現產業化，目前商業產品電壓等級在600～1700V，已開始替代傳統硅器件。高壓SiC電力電子器件目前已研發出27kVPiN二極管、10~15kV/≥10AMOSFET、20kVGTO、22kVETO和27kV的N型IGBT等。當前SiC電力電子器件的成熟度和可靠性不斷提高，正在逐步成為保障電子裝備現代化的必要技術。

二、國際發展現狀與趨勢

1.科技政策與戰略規劃20世紀80年代以來，美、日、歐等發達國家為保持航天、軍事和技術強國地位，始終將寬禁帶半導體技術放在極其重要的戰略地位，投入巨資實施了多項旨在提升裝備系統能力和減小模塊組件體積的技術開發計劃，取得了良好效果。（1）美國。早在1997年制定的“國防與科學計劃”中，美國就明確了寬禁帶半導體的發展目標。2014年，奧巴馬總統親自主導成立了以SiC為代表的第三代寬禁帶半導體產業聯盟，全力支持寬禁帶半導體技術，以引領下一代電力電子制造業的技術創新。該聯盟目前已獲得聯邦和地方政府總計1.4億美元支持，計劃在未來5年里，使寬禁帶半導體技術在成本上具有與當前硅基電力電子技術競爭的能力，成為下一代節能、高效大功率電力電子芯片和器件，引領包括消費類電子、工業設備、通訊、清潔能源等在內的，多個全球最大規模、最快增長速度的產業市場，全面提升國際競爭力并創造高薪就業機會。2016年，美國陸軍資助通用電氣公司（GE）2.1億美元，用一年時間，采用新型SiCMOSFET器件與GaN器件，實現15kW、28V/600V的DC-DC雙向整流裝置，預期使現有硅基電力電子裝備尺寸減小50%、功率能力提升2倍，以提升陸軍坦克在高溫下的作戰能力。（2）日本。從1998年開始，日本政府持續資助寬禁帶半導體技術研究。2013年，日本將SiC材料體系納入“首相戰略”，認為未來50%的節能要通過SiC器件來實現，以便創造清潔能源的新時代。近幾年，日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）制定了一系列關于SiC材料與器件的國家計劃，如“國家硬電子計劃”，主要發展高能、高速、高功率開關器件，用于空間、原子能、存儲及信息通訊。2015年NEDO啟動了SiC電力電子器件相關的研究計劃，重點針對SiC功率模塊在鐵路機車電路系統、多樣性電力交換系統、發電電動一體渦輪增壓機廢熱回收系統、尖端醫療設備和加速器小型化等領域的應用進行研究，以實現節能、增效的目標。（3）歐盟。2014年，歐盟啟動為期3年（2014—2017年）的，應用于高效電力系統的SiC電力技術研究計劃（SPEED），總投入達1858萬歐元，7個國家的12家研究機構和企業參與了該計劃。該計劃目標是通過匯集世界領先的制造商和研究人員來聯合攻克SiC電力電子器件技術，突破SiC電力電子器件全產業鏈的技術瓶頸，實現在可再生能源領域的廣泛應用。2015年，德國聯邦研究部資助卡爾斯魯厄理工學院和工業界合作伙伴（資助金額80萬歐元），開展基于SiC開關器件提升高頻電源能效的研究，以提升工業生產中電源的能效，降低能源消耗和減少CO2排放。2.技術進展隨著SiC外延材料技術不斷進步，主要發達國家競相發展SiC電力電子器件技術。近年來，多家國際大公司快速向6英寸SiC電力電子器件制造工藝轉移，SiC器件產品也在向高壓端和大容量端擴展。目前JBS二極管、PiN二極管、MOSFET、IGBT、GTO開關管等SiC器件已實現10kV以上電壓等級的樣品，其中單管器件最高電壓達到27kV以上。SiC電力電子器件的產業化主要以德國英飛凌、美國Cree公司、GE和日本羅姆公司、豐田公司等為代表。SiC電力電子器件首先由英飛凌于2000年前后在JBS二極管上取得突破，打開市場化的僵局，目前SiCJBS二極管已廣泛應用于高端電源市場。Cree、英飛凌、羅姆等公司逐步推出SiCMOSFET、JFET等產品，豐田公司則把SiCMOSFET器件應用到電動汽車中。2015年，CREE公司推出全球首款全碳化硅功率模塊產品CAS300M17BM2，該產品有能力完全取代現有額定電流為400A或更高的硅基IGBT模塊，非常適用于高功率電機驅動開關和并網逆變器等應用。

三、我國發展現狀與水平

1電力電子技術的應用

1.1電力電子技術在電力系統中的應用

電力電子技術在電力系統通向現代化進程的道路上有著不可磨滅的功勞，我們都知道，在高電壓輸電的工程中，由電廠發出電之后，把電流通過變壓器進行變電之后再輸送，這樣做的目的是因為在電流一定的情況下，電壓越高電流也就越小，在輸送的過程中損耗也就越小，可以節省大量的電流，因為電力電子技術的變流特性，尤其是在特高壓的輸送技術發展中，利用電力電子技術，將直流輸送電端的整流和受端電流都應用了晶閘管變流裝置，這就在一定程度上解決了長距離、大容量的輸送電流導致的電流損耗過大的問題，這一舉措為中國的電力行業做出了極大的貢獻，使中國電力系統邁出了至關重要的一步。同時在同步發電機勵磁系統和交流電動機的變頻調速以及新能源發電和智能電網的應用等方面也得到了廣泛應用。

1.2電氣節能的應用

節能已經成為了當前社會發展的必然趨勢，因為電在人們日常生活中的重要作用，因此電氣節能也就顯得尤為重要。電氣節能目前主要包括變頻節能、電能質量控制、有源濾波等三個方面，在當前階段，變頻節能在這三個方面中又是重要的一點，人們所熟知的變頻冰箱、變頻空調等，它們已經開始為人們的生活提供服務。在未來的發展時期中，電機變頻調速行業還要進行快速的發展，這主要是因為它的以下三個重要發展因素：一是因為變頻器產品越來越成熟，而且應用廣泛，現代電器產品都開始進入變頻時代，又由于它的技術越來越新，企業投資產品的成本也越來越低，這就更為變頻器產品的發展和應用提供了絕好的機會。二是因為變頻調速節能非常明顯的效果，為社會提供了廣泛的效益，也為企業提供了較高的利益，所以越來越多的企業對變頻調速節能產生了興趣。三是國家也開始在這方面出臺一些措施，對重點耗能企業進行嚴格控制，鼓勵督促他們發展電氣節能，不僅可以降低企業能源的消耗，同時也減少了資源浪費，為社會創造了巨大財富。

1.3電力電子技術在家用電器中的應用

摘要：文中回顧電力電子技術的發展，闡述了電力電子技術發展的趨勢，論述了電力電子技術的創新和器件開發應用，將對我國工業領域形成巨大的生產力，以此推動國民經濟高速高效可持續發展

關鍵詞：發展趨勢技術創新器件開發應用推廣

1概述

自本世紀五十年代未第一只晶閘管問世以來，電力電子技術開始登上現代電氣傳動技術舞臺，以此為基礎開發的可控硅整流裝置，是電氣傳動領域的一次革命，使電能的變換和控制從旋轉變流機組和靜止離子變流器進入由電力電子器件構成的變流器時代，這標志著電力電子的誕生。進入70年代晶閘管開始形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產品，普通晶閘管不能自關斷的半控型器件，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術理論研究和制造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容易和類型等方面得到了很大發展，是電力電子技術的又一次飛躍，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自關斷全控型第二代電力電子器件。而以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容易高頻率、響應快、低損耗方向發展。而進入90年代電力電子器件正朝著復臺化、標準模塊化、智能化、功率集成的方向發展，以此為基礎形成一條以電力電子技術理論研究，器件開發研制，應用滲透性，在國際上電力電子技術是競爭最激烈的高新技術領域。

2電力電子器發展回顧

整流管是電力電子器件中結構最簡單，應用最廣泛的一種器件。目前已形成普通型，快恢復型和肖特基型三大系列產品，電力整流管對改善各種電力電子電路的性能，降低電路損耗和提高電流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美國通用電氣GE公司研制出第一個工業用普通晶閘管開始，其結構的改進和工藝的改革為新器件開發研制奠定了基礎，在以后的十年間開發研制出雙向，逆變、逆導、非對稱晶閘管，至今晶閘管系列產品仍有較為廣泛的市場。

1概述

自本世紀五十年代未第一只晶閘管問世以來，電力電子技術開始登上現代電氣傳動技術舞臺，以此為基礎開發的可控硅整流裝置，是電氣傳動領域的一次革命，使電能的變換和控制從旋轉變流機組和靜止離子變流器進入由電力電子器件構成的變流器時代，這標志著電力電子的誕生。進入70年代晶閘管開始形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產品，普通晶閘管不能自關斷的半控型器件，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術理論研究和制造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容易和類型等方面得到了很大發展，是電力電子技術的又一次飛躍，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自關斷全控型第二代電力電子器件。而以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容易高頻率、響應快、低損耗方向發展。而進入90年代電力電子器件正朝著復臺化、標準模塊化、智能化、功率集成的方向發展，以此為基礎形成一條以電力電子技術理論研究，器件開發研制，應用滲透性，在國際上電力電子技術是競爭最激烈的高新技術領域。

2電力電子器發展回顧

整流管是電力電子器件中結構最簡單，應用最廣泛的一種器件。目前已形成普通型，快恢復型和肖特基型三大系列產品，電力整流管對改善各種電力電子電路的性能，降低電路損耗和提高電流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美國通用電氣GE公司研制出第一個工業用普通晶閘管開始，其結構的改進和工藝的改革為新器件開發研制奠定了基礎，在以后的十年間開發研制出雙向，逆變、逆導、非對稱晶閘管，至今晶閘管系列產品仍有較為廣泛的市場。

1964年在美國第一次試制成功了0.5kV/0.01kA的可關斷的GTO至今，目前以達到9kV/0.25kA/0.8kHz的可關斷的GTO至今，目前以達到9kV/2.5kA/0.8kHZ及6kV/6kA/1kHZ的水平，在當前各種自關斷器件中GTO容量量最大，但其工作頻率最低，但其在大功率電力牽引驅動中有明顯的優勢，因此它在中壓、大客量領域中占有一席之地。70年代研制出GTR系列產品，其額定值已達1.8kV/0.8kA/2kHZ，0.6kV/0.003kA/100kHZ，它具有組成的電路靈活成熟，開關損耗小、開關時間短等特點，在中等容量、中等頻率的電路中應用廣泛，而作為高性能，大容量的第三代絕緣柵型雙極性晶體管IGBT，因其具有電壓型控制，輸入阻抗大、驅動功率小，開關損耗低及工作頻率高等特點，其有著廣闊的發展前景。而IGCT是最近發展起來的新型器件，它是在GTO基礎上發展起來的器件，稱為集成門極換流晶閘管，也有人稱之為發射極關斷晶閘管，它的瞬時開關頻率可達20kHZ，關斷時間為1μs，dildt4kA/ms，du/dt10-20kV/ms，交流阻斷電壓6kV，直流阻斷電壓3.9kV，開關時間<2ks，導通壓降3600A時，2.8V，開關頻率>1000Hz。

3電力電子器件發展趨勢