电力电子器件（Power Electronic Device）又称为功率半导体器件ღ★◈★，主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件（通常指电流为数十至数千安ღ★◈★，电压为数百伏以上）ღ★◈★。

　　功率器件几乎用于所有的电子制造业,包括计算机领域的笔记本ღ★◈★、PCღ★◈★、服务器ღ★◈★、显示器以及各种外设;网络通信领域的手机ღ★◈★、电话以及其它各种终端和局端设备;消费电子领域的传统黑白家电和各种数码产品;工业控制类中的工业PCღ★◈★、各类仪器仪表和各类控制设备等ღ★◈★。

　　除了保证这些设备的正常运行以外ღ★◈★，功率器件还能起到有效的节能作用ღ★◈★。由于电子产品的需求以及能效要求的不断提高ღ★◈★，中国功率器件市场一直保持较快的发展速度ღ★◈★。

　　国家统计局数据显示ღ★◈★，2010年中国功率器件行业共有规模以上企业498家ღ★◈★，全行业实现销售收入1015.11亿元ღ★◈★，同比增长6.86%;实现利润总额85.27亿元ღ★◈★，同比增长47.54%ღ★◈★。从企业经济类型来看ღ★◈★，三资企业数量最多ღ★◈★，其企业数量占行业数量的47.19%ღ★◈★。从企业数量ღ★◈★、销售收入以及资产规模来看ღ★◈★，江苏ღ★◈★、广东和浙江等省所占的份额居多

　　20世纪50年代ღ★◈★，电力电子器件主要是汞弧闸流管和大功率电子管ღ★◈★。60年代发展起来的晶闸管ღ★◈★，因其工作可靠ღ★◈★、寿命长ღ★◈★、体积小ღ★◈★、开关速度快ღ★◈★，而在电力电子电路中得到广泛应用ღ★◈★。70年代初期ღ★◈★，已逐步取代了汞弧闸流管ღ★◈★。80年代ღ★◈★，普通晶闸管的开关电流已达数千安ღ★◈★，能承受的正ღ★◈★、反向工作电压达数千伏ღ★◈★。在此基础上ღ★◈★，为适应电力电子技术发展的需要ღ★◈★，又开发出门极可关断晶闸管ღ★◈★、双向晶闸管ღ★◈★、光控晶闸管ღ★◈★、逆导晶闸管等一系列派生器件ღ★◈★，以及单极型MOS功率场效应晶体管七彩连珠在线游戏ღ★◈★、双极型功率晶体管ღ★◈★、静电感应晶闸管ღ★◈★、功能组合模块和功率集成电路等新型电力电子器件ღ★◈★。

　　各种电力电子器件均具有导通和阻断两种工作特性ღ★◈★。功率二极管是二端(阴极和阳极)器件ღ★◈★，其器件电流由伏安特性决定ღ★◈★，除了改变加在二端间的电压外ღ★◈★，无法控制其阳极电流ღ★◈★，故称不可控器件ღ★◈★。普通晶闸管是三端器件ღ★◈★，其门极信号能控制元件的导通ღ★◈★，但不能控制其关断ღ★◈★，称半控型器件ღ★◈★。可关断晶闸管ღ★◈★、功率晶体管等器件七彩连珠在线游戏ღ★◈★，其门极信号既能控制器件的导通七彩连珠在线游戏ღ★◈★，又能控制其关断ღ★◈★，称全控型器件ღ★◈★。后两类器件控制灵活ღ★◈★，电路简单ღ★◈★，开关速度快ღ★◈★，广泛应用于整流ღ★◈★、逆变ღ★◈★、斩波电路中ღ★◈★，是电动机调速ღ★◈★、发电机励磁ღ★◈★、感应加热ღ★◈★、电镀ღ★◈★、电解电源ღ★◈★、直接输电等电力电子装置中的核心部件凯发手机appღ★◈★。这些器件构成装置不仅体积小ღ★◈★、工作可靠ღ★◈★，而且节能效果十分明显(一般可节电10%～40%)ღ★◈★。

　　单个电力电子器件能承受的正ღ★◈★、反向电压是一定的ღ★◈★，能通过的电流大小也是一定的ღ★◈★。因此凯发手机appღ★◈★，由单个电力电子器件组成的电力电子装置容量受到限制ღ★◈★。所以ღ★◈★，在实用中多用几个电力电子器件串联或并联形成组件ღ★◈★，其耐压和通流的能力可以成倍地提高ღ★◈★，从而可极大地增加电力电子装置的容量ღ★◈★。器件串联时ღ★◈★，希望各元件能承受同样的正ღ★◈★、反向电压ღ★◈★；并联时则希望各元件能分担同样的电流ღ★◈★。但由于器件的个异性ღ★◈★，串ღ★◈★、并联时ღ★◈★，各器件并不能完全均匀地分担电压和电流ღ★◈★。所以ღ★◈★，在电力电子器件串联时ღ★◈★，要采取均压措施ღ★◈★；在并联时ღ★◈★，要采取均流措施ღ★◈★。

　　电力电子器件工作时ღ★◈★，会因功率损耗引起器件发热凯发手机appღ★◈★、升温凯发手机appღ★◈★。器件温度过高将缩短寿命ღ★◈★，甚至烧毁ღ★◈★，这是限制电力电子器件电流ღ★◈★、电压容量的主要原因ღ★◈★。为此ღ★◈★，必须考虑器件的冷却问题ღ★◈★。常用冷却方式有自冷式ღ★◈★、风冷式ღ★◈★、液冷式(包括油冷式ღ★◈★、水冷式)和蒸发冷却式等ღ★◈★。

　　IGBTღ★◈★：开关速度高ღ★◈★，开关损耗小ღ★◈★，具有耐脉冲电流冲击的能力ღ★◈★，通态压降较低ღ★◈★，输入阻抗高ღ★◈★，为电压驱动ღ★◈★，驱动功率小ღ★◈★；缺点ღ★◈★：开关速度低于电力MOSFET,电压ღ★◈★，电流容量不及GTO

　　GTRღ★◈★：耐压高ღ★◈★，电流大ღ★◈★，开关特性好ღ★◈★，通流能力强ღ★◈★，饱和压降低ღ★◈★；缺点ღ★◈★：开关速度低ღ★◈★，为电流驱动ღ★◈★，所需驱动功率大ღ★◈★，驱动电路复杂ღ★◈★，存在二次击穿问题

　　GTOღ★◈★：电压ღ★◈★、电流容量大凯发·k8(国际)官方网站ღ★◈★。ღ★◈★，适用于大功率场合七彩连珠在线游戏ღ★◈★，具有电导调制效应ღ★◈★，其通流能力很强ღ★◈★；缺点ღ★◈★：电流关断增益很小ღ★◈★，关断时门极负脉冲电流大ღ★◈★，开关速度低ღ★◈★，驱动功率大ღ★◈★，驱动电路复杂ღ★◈★，开关频率低

　　电力MOSFETღ★◈★：开关速度快ღ★◈★，输入阻抗高ღ★◈★，热稳定性好ღ★◈★，所需驱动功率小且驱动电路简单ღ★◈★，工作频率高ღ★◈★，不存在二次击穿问题ღ★◈★；缺点ღ★◈★：电流容量小ღ★◈★，耐压低ღ★◈★，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置ღ★◈★。

　　电力电子器件正沿着大功率化ღ★◈★、高频化ღ★◈★、集成化的方向发展ღ★◈★。80年代晶闸管的电流容量已达6000安ღ★◈★，阻断电压高达6500伏ღ★◈★。但这类器件工作频率较低ღ★◈★。提高其工作频率ღ★◈★，取决于器件关断期间如何加快基区少数载流子(简称少子)的复合速度和经门极抽取更多的载流子人工智能ღ★◈★，ღ★◈★。降低少子寿命虽能有效地缩短关断电流的过程ღ★◈★，却导致器件导通期正向压降的增加ღ★◈★。因此必须兼顾转换速度和器件通态功率损耗的要求ღ★◈★。80年代这类器件的最高工作频率在 10千赫以下ღ★◈★。双极型大功率晶体管可以在100千赫频率下工作ღ★◈★，其控制电流容量已达数百安ღ★◈★，阻断电压1千多伏,但维持通态比其他功率可控器件需要更大的基极驱动电流ღ★◈★。由于存在热激发二次击穿现象ღ★◈★，限制它的抗浪涌能力ღ★◈★。进一步提高其工作频率仍然受到基区和集电区少子储存效应的影响ღ★◈★。70年代中期发展起来的单极型MOS功率场效应晶体管ღ★◈★， 由于不受少子储存效应的限制ღ★◈★，能够在兆赫以上的频率下工作ღ★◈★。这种器件的导通电流具有负温度特性ღ★◈★，不易出现热激发二次击穿现象ღ★◈★；需要扩大电流容量时ღ★◈★，器件并联简单ღ★◈★，且具有较好的线性输出特性和较小的驱动功率ღ★◈★；在制造工艺上便于大规模集成ღ★◈★。但它的通态压降较大ღ★◈★，制造时对材料和器件工艺的一致性要求较高ღ★◈★。到80 年代中ღ★◈★、后期电流容量仅达数十安ღ★◈★，阻断电压近千伏ღ★◈★。

　　从60年代到70年代初期ღ★◈★，以半控型普通晶闸管为代表的电力电子器件ღ★◈★，主要用于相控电路凯发手机appღ★◈★。这些电路十分广泛地用在电解ღ★◈★、电镀ღ★◈★、直流电机传动ღ★◈★、发电机励磁等整流装置中ღ★◈★，与传统的汞弧整流装置相比ღ★◈★，不仅体积小ღ★◈★、工作可靠ღ★◈★，而且取得了十分明显的节能效果（一般可节电10～40%ღ★◈★，从中国的实际看ღ★◈★，因风机和泵类负载约占全国用电量的1/3ღ★◈★，若采用交流电动机调速传动, 可平均节电20%以上ღ★◈★，每年可节电400亿千瓦时）,因此电力电子技术的发展也越来越受到人们的重视ღ★◈★。70年代中期出现的全控型可关断晶闸管和功率晶体管,开关速度快,控制简单ღ★◈★，逆导可关断晶闸管更兼容了可关断晶闸管和快速整流二极管的功能ღ★◈★。它们把电力电子技术的应用推进到了以逆变ღ★◈★、斩波为中心内容的新领域ღ★◈★。这些器件已普遍应用于变频调速ღ★◈★、开关电源ღ★◈★、静止变频等电力电子装置中ღ★◈★。

　　80年代初期出现的 MOS功率场效应晶体管和功率集成电路的工作频率达到兆赫级ღ★◈★。集成电路的技术促进了器件的小型化和功能化ღ★◈★。这些新成就为发展高频电力电子技术提供了条件ღ★◈★，推动电力电子装置朝着智能化ღ★◈★、高频化的方向发展ღ★◈★。

　　80年代发展起来的静电感应晶闸管ღ★◈★、隔离栅晶体管ღ★◈★，以及各种组合器件七彩连珠在线游戏ღ★◈★，综合了晶闸管ღ★◈★、 MOS功率场效应晶体管和功率晶体管各自的优点ღ★◈★，在性能上又有新的发展ღ★◈★。例如隔离栅晶体管,既具有MOS功率场效应晶体管的栅控特性ღ★◈★，又具有双极型功率晶体管的电流传导性能ღ★◈★，它容许的电流密度比双极型功率晶体管高几倍ღ★◈★。静电感应晶闸管保存了晶闸管导通压降低的优点ღ★◈★，结构上避免了一般晶闸管在门极触发时必须在门极周围先导通然后逐步横向扩展的过程ღ★◈★，所以比一般晶闸管有更高的开关速度ღ★◈★，而且容许的结温升也比普通晶闸管高ღ★◈★。这些新器件ღ★◈★，在更高的频率范围内满足了电力电子技术的要求ღ★◈★。

　　功率集成电路指在一个芯片上把多个器件及其控制电路集合在一起ღ★◈★。其制造工艺既概括了第一代功率电子器件向大电流电子元件ღ★◈★、高电压发展过程中所积累起来的各种经验ღ★◈★，又综合了大规模集成电路的工艺特点ღ★◈★。这种器件由于很大程度地缩小了器件及其控制电路的体积ღ★◈★，因而能够有效地减少当器件处于高频工作状态时寄生参数的影响ღ★◈★，这对提高电路工作频率和抑制外界干扰十分重要七彩连珠在线游戏ღ★◈★。

　　2014年ღ★◈★，美国奥巴马政府连同企业一道投资1.4亿美元在NCSU成立The Next Generation Power Electronics Instituteღ★◈★，发展新一代宽禁带电力半导体器件ღ★◈★。

　　事实表明ღ★◈★，无论是电力ღ★◈★、机械ღ★◈★、矿冶ღ★◈★、交通ღ★◈★、石油ღ★◈★、能源ღ★◈★、化工ღ★◈★、轻纺等传统产业ღ★◈★，还是通信ღ★◈★、激光ღ★◈★、机器人ღ★◈★、环保ღ★◈★、原子能ღ★◈★、航天等高技术产业ღ★◈★，都迫切需要高质量ღ★◈★、高效率的电能ღ★◈★。而电力电子正是将各种一次能源高效率地变为人们所需的电能七彩连珠在线游戏ღ★◈★，实现节能环保和提高人民生活质量的重要手段ღ★◈★，它已经成为弱电控制与强电运行之间ღ★◈★、信息技术与先进制造技术之间ღ★◈★、传统产业实现自动化ღ★◈★、智能化改造和兴建高科技产业之间不可缺少的重要桥梁ღ★◈★。而新型电力电子器件的出现ღ★◈★，总是带来一场电力电子技术的革命ღ★◈★。电力电子器件就好像现代电力电子装置的心脏ღ★◈★，它对装置的总价值ღ★◈★，尺寸ღ★◈★、重量ღ★◈★、动态性能七彩连珠在线游戏ღ★◈★，过载能力ღ★◈★，耐用性及可靠性等ღ★◈★，起着十分重要的作用

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