電力電子器件的現狀及將來動向
唐蘇亞
（漣水無線電廠，江蘇 漣水223400）
摘要：概述了電力電子器件的發展過程以及應用和研制水平，指出自關斷化、大功率化、高頻化、智能化將是今后
電力電子器件的發展動向。
關鍵詞：電力電子器件；電力電子技術；動向
中圖分類號：tm301.2 文獻標識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)05-0032-03
1概 述
電力電子技術是近年迅速發展的一種高新技術，它是集電力技術、微電子技術和信息控制技術于一體的一門新學科，廣泛應用于機電一體化、電機傳動、新能源、航天、核電、激光、材料等領域，現已成為各國競相發展的一種高新技術。有關專家預言，在21世紀高度發展的自動化領域內，有兩項重要的技術，那就是計算機技術與電力電子技術。
電機傳動是電力電子技術的****應用領域，據統計，我國約有交流電力機車0.1萬輛，風機水泵約150萬臺，如改造成交流調速，那么每年可為國家節約32億kwh和700億kwh，相當于三峽工程建成后發電量的一半，可見節電潛力之巨大。
電力電子器件是發展電力電子技術的關鍵器件，國家“八五”朔間就已把發展電力電子技術列為重點項目，除了對引進的第一代scr制造技術進行消化、吸收外，同時又從國外引進幾條gtr和gto生產線，如gtr、gto、mosfet、igbt和mct等，并制訂了具體目標。預計“十五”期間，將是我國電力電子技術大發展和廣泛應用的時期。
2 電力電子器件的發展過程
自50年代末晶閘管問世以來，電力電子器件便登上了現代科技舞臺。第一代電力電子器件主要是scr，70年代被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中受到限制，如果不附加強迫換流電路就無法應用，流電路體積大、重、線路復雜，且關斷時間較長、效率低，開關損耗大，加之scr工作頻率低，因而限制了它的應用范圍。
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(power mos fet)、絕緣柵極晶閘管(igbt)、靜電感應晶體管(sit)和靜電感應晶閘管(sith)等，現在統稱為第二代電力電子器件或功率集成器件，它們的共同特點是既控制其導通，又能控制其關斷的
全控制開關囂件，由于不需要換流電路，故體積、重量較之scr有大幅度下降。
第三代電力電子器件是問世于80年代中期的斯瑪特功率集成電路( spic)和高壓集成電路( hvic)，它們的特點是把功率控制與輸出單元同邏輯控制、保護、傳感、測量等多功能單元集成起來，逐步增加其智能程度與功率輸出水平，促進驅動、伺服、步進等運動控制的進～步小型化、快速化和精密化，在汽車、機器人、數控機床、柔性加工系統及航空、航天上得到廣泛的應用。這種斯瑪特集成電路的出現，使人類站在了第二次電子學革命的前沿。有關專家預言，2000年，以spic為代表的高壓和功率集成電路，在全世界的商業市場將達到400億美元。為此，近年來，不少國家都相繼組建了******電力電子研究中心，以迎接和推動第二次電子學革命。
電力電子器件的發展過程如圖1所示。
3 電力電子器件的研制水平的應用概況
3.1 gto
1962年美國首先制造出第一個5agto。之后，由于三相交流傳動變頻調速技術的迫切需求以及半導體制造工藝的飛速發展，70年代末期美國首先突破了傳統制造工藝的限制，采用半導體微電子集成化工藝和高壓技術工藝相結合，研制出高電壓、大功電力電子器件的現狀及將來動向 唐蘇亞率gto器件的樣品。這時期的gto的****水平為600a，1300v。隨后，為了滿足變頻調速發展的需要，日本的日立、東芝、三菱公司很快掌握了這項技術，于1980年前后都研制出1000a、2500v水平的gto器件，并很快地在1984年就研制出2500a、4500v水串的gto器件。目前，國外電氣公司生產的gto器件已達到3000a、4500v，美國已研制出10000a、8000v器件。投入運行的gto交流變頻調速裝置已達到3000kva、3300v。隨著近年來高電壓、大功率gto器件的不斷問世，使得它在牽引動力、風機、水泵和冶金軋鋼的變頻調速系統中獲得越來越廣泛的應用。同時，在直流斬波、ups、高頻和中頻感應加熱電源、直流開關等 |
