电力电子器件范文10篇

摘要：针对电力电子器件热管理始终难以解决的问题，需采用科学合理的管理方法改变热设计，以提升热设计的可靠性。具体地，分析电力电子器件热失效故障以及措施，详细探讨电力电子器件热失效的过程，重视设计评审的重要性，从而使电力电子器件中的热失效能够达到良好的防范效果。

关键词：电力电子器件；热管理；热失效

电子器件由于受到热应力积累效应、其他化学反应等影响易导致器件失效，其中造成电子器件失效的主要原因是温度过高。通过对电力电子器件的科学管理，在故障发生前管理防范对任务有影响的模式，从而有效提升电力电子器件的热可靠性能。

1电力电子器件热故障管理及措施

1.1热故障机理与现状。要科学合理得进行热故障管理，需要分析热功能原理，并在分析过程中找出产生热失效的原因和导致的严重后果。电力电子器件无论是静态休息还是动态运行中都存在能量损耗情况，导致该零件的热量与其他部位的芯片零件产生一定的温度差，从而使温度差转化成热量。这种热量通常以辐射或者传导的方式进行传递。因为许多热故障都是隐形故障，所以在失效调查时很难发现，产生此种现象的主要原因是间歇性失效。由于不能查找出具体原因，所以出现故障时不能及时进行维修，即便重新安装也会导致系统无法正常运转，从而可能引发一系列问题，并因找不出故障的具体原因而付出高昂的反复维修费用[1]。1.2热失效与温度的关系。运行过程中，器件温度过高与失效率呈指数形式不断增长，而这种增长形式只是一种较为相近的关系。除了器件高温之外，还有其他模式造成器件不能使用。许多热值失效对设置中的一些物理化学成分造成一系列结构变化，且这种变化由于温度的上升而不断加剧，使其在高温下失效。反言之，当器件温度同室内温度环境相似时，工作温度失效率也随之降低。这是因为器件在工作运转过程中与室内的温度产生加大的温度差时，会对化学变化速度减少不利影响，使其失效速度随之快速下降。因为器件材料不同，器件收缩程度不同，从而对器件的热度有所增加。同时，这会令器件中凝结的水发生腐蚀或者短路现象，所以在很低的温度下器件的失效率同样会增加。综合所述，工作环境是电力电子器件热管理的主要成因[2]。1.3热管理常用措施。在保持电力电子器件原始设计的同时，要预防器件发生任何故障，需要利用电子设备进行热设计管理。通过漏热热阻、传导电阻以及辐射散热等相关路径防止热致失效，提升器件的可靠性，降低经济损失。另外，设计过程中，应注意定型后改进热设计的成本要比事先热设计的成本高。为此，要想有效改进热设计，应该减少多个影响电力电子致热的因素。

2常见热失效模式管理

摘要：电力电子器件又称为功率半导体器件，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，其类型非常的多样，在各个领域中都有着广泛的应用，是弱电与强电、信息与电子、传统产业与现代产业完美结合的媒介。本文主要针对电力电子器件及其应用现状和发展趋势进行分析、

关键词：电力电子器件；应用现状；发展趋势

随着科学技术的不断进步，电力电子器件装置当今得到了广泛的应用，主要涉及到交通运输业、先进装备制造业、航天航空和坦克飞机等现代化装备中。得益于电子技术的应用优势，全球电子产品产业得到了快速的发展，给全球的经济、文化、军事等各领域带来了实质性的影响。电子技术可以划分为两类：一种是电子信息技术，电力电子元件在电子信息技术上的应用可以实现信息的传送、储存和控制等目的；第二种就是保证电能正常安全的进行传输，同时将能源和信息有效的结合起来。在社会的不断发展中，各行各业对于优质优量的电能都是迫切需要的，而随着一次次电力电子技术的改革，电力电子器件的应用范围也更加广泛，成为了工业生产中不可或缺的重要元件。电力电子技术的发展为人类的环保和生活都做出了重要的贡献，成为了将弱电与强电、信息与电子、传统产业与现代产业完美结合的媒介。所以电力电子器件的研究成为了电力电子行业的重要课题。

1.电力电子器件的应用与发展历程

上世纪50年代开始，全球第一支晶闸管诞生，这就标志着现代电气传动中的电力电子技术登上历史的舞台，基于晶闸管研发的可控硅整流装置成为了电气传动行业的一次变革，开启了以电力电子技术控制和变换电能的变流器时代，至此电力电子技术产生。到70年代时晶闸管已经研发出来可以承受高压大电流的产品，这一代的半控型器材被称之为第一代电力电子器件。但是晶闸管的缺点就是不能自关断，随着电力电子理论和工艺的不断进步，随后研发出了GTR.GTO和MOSFET等自关断的全控型，这一类产品被称之为第二代电力电子器件。之后出现了第三代电力电子器件，主要以绝缘栅双极晶体管为代表，第三代电力电子器件具有频率快、反映速度快和能耗较低的特点。在近些年的研究中，人们开始将微电子技术与电力电子技术进行融合，从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。电力电子器件中使用最多，构造简单的就是整流管，当前整流管可以分为普通型、快恢复型和肖特基型三种。在改善电力电子性能、减少电路能源损耗和提升电流效率等方面，电力整流管发挥着重要的作用。美国通用电气公司于1958年研发出了第一个用于工业的普通晶闸管，为今后的工艺调整和新器件的研发打下了基础，随后的十年中各式各样的晶闸管面世，例如双向、逆向逆导和非对称等，到现如今这些晶闸管还一直在被使用。为了解决晶闸管的不可自关断问题，美国于1964年研发了0.5kV/0.01kA的可关断晶闸管，到今天发展成为9kV/2.5kA/0.8kHZ和6kV/6kA/1kHZ。可关断晶闸管具有容量大和低频率的特点，在大功率牵引驱动中发挥着极大的作用。随后到70年代，GTR产品成功面世，其额定值已经达到了1.8kV/0.8kA/2kHZ和0.6kV/0.003kA/100kHZ，GTR产品具有极大的灵活性，有着开关能源消耗低和时间短的优点，在中等容量和频率电路中发挥着主要作用。而第三代的绝缘栅型双极性晶体管，对电压能够进行控制，有着输入阻率抗性大和驱动功率小等特点，有着巨大的发展潜力。

2电力电子器件的应用

一、电力电子器件的发展过程

上世纪50年代末晶闸管在美国问世，标志着电力电子技术就此诞生。第一代电力电子器件主要是可控硅整流器(SCR)，我国70年代将其列为节能技术在全国推广。然而，SCR毕竟是一种只能控制其导通而不能控制关断的半控型开关器件，在交流传动和变频电源的应用中受到限制。70年代以后陆续发明的功率晶体管(GTR)、门极可关断晶闸管(GTO)、功率MOS场效应管(PowerMOSFET)、绝缘栅晶体管(IGBT)、静电感应晶体管(SIT)和静电感应晶闸管(SITH)等，它们的共同特点是既控制其导通，又能控制其关断，是全控型开关器件，由于不需要换流电路，故体积、重量较之SCR有大幅度下降。当前，IGBT以其优异的特性已成为主流器件，容量大的GTO也有一定地位[1][2][3]。

许多国家都在努力开发大容量器件，国外已生产6000V的IGBT。IEGT(injectionenhancedgatethyristor)是一种将IGBT和GTO的优点结合起来的新型器件，已有1000A/4500V的样品问世。IGCT(integratedgateeommutatedthyristor)在GTO基础上采用缓冲层和透明发射极，它开通时相当于晶闸管，关断时相当于晶体管，从而有效地协调了通态电压和阻断电压的矛盾，工作频率可达几千赫兹[2][3]。瑞士ABB公司已经推出的IGCT可达4500一6000V，3000一3500A。MCT因进展不大而引退而IGCT的发展使其在电力电子器件的新格局中占有重要的地位。与发达国家相比，我国在器件制造方面比在应用方面有更大的差距。高功率沟栅结构IGBT模块、IEGT、MOS门控晶闸管、高压砷化稼高频整流二极管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在国外有了最新发展。可以相信，采用GaAs、SiC等新型半导体材料制成功率器件，实现人们对“理想器件”的追求，将是21世纪电力电子器件发展的主要趋势。

高可靠性的电力电子积木(PEBB)和集成电力电子模块(IPEM)是近期美国电力电子技术发展新热点。GTO和IGCT，IGCT和高压IGBT等电力电子新器件之间的激烈竞争，必将为21世纪世界电力电子新技术和变频技术的发展带来更多的机遇和挑战。

二、变频技术的发展过程

变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。电力电子器件的更新促使电力变换

摘要：众所周知的是，电力电子这个技术对于现代科学和工业的发展来说是至关重要的，而电力电子器件的发展与完善与这门技术息息相关。所以作为电力电子技术发展的原动力，工作人员必须要加强对于现代电力电子器件的应用装置和内部系统的研究力度，而且要针对电力电子器件的应用现状和未来的发展方向展开深入研究。。

关键词：电力电子器件；应用；发展现状

随着我国社会经济的快速发展，我国的电力电子器件已经得到了极为广泛的运用，甚至已经渗透到了能源、环境、航空航天等各个领域，尤其是还涉及到了现代化国防武器装备等方面。由此可见，我国电力电子器件与电力电子技术的快速发展对于社会上的很多重要领域都产生重要的影响。电力电子器件及其应用的现状和发展的研究可以帮助工作人员加深对于现代电子技术的了解，发挥出信息电子技术在工业生产中的信息传输、处理、存储等作用。除此之外，电力电子技术也可以在很大程度上保障电能安全高效，实现内部资源的合理配置，为我国的工业生产提供能量和承担执行的功能。

1.电力电子器件的发展现状

1.1电力电子器件的基本概况

随着社会经济的快速发展，我国的电力电子器件的发展前景越来越光明，早在上世纪，我国的电子技术就已经逐渐发展起来。首先电子技术涉及到信息电子技术和电力电子技术两大方面的内容，现代科技的飞速发展促进了信息电子技术的发展，与此同时电力电子技术也在电能的传输、处理、存储和控制等各个方面发挥出了自身独特的作用。对于当今我国工业发展来说，电力电子器件的应用和发展是极为必要的，因为我国的很多工厂和技术设备都与电力电子器件有着密切的联系。为了能够在最大范围内加快生产的速度和工作的效率，对电力电子技术这种比较先进的技术的开发是极为必要的，这主要是因为传统的电力电子器件的应用和发展已经远远落后于时代的发展速度，不适应我国工业生产的模式。

电力电子技术是以电力电子器件为基础对电能进行控制、转换和传输的一门技术，是现代电子学的一个重要分支，包括电力电子器件、变流电路和控制电路三大部分，其中以电力电子器件的制造、应用技术为最基本的技术。因此，了解电力电子器件的基本工作原理、结构和电气参数，正确安全使用电力电子器件是完成一部电力电子装置最关键的一步。电力电子器件种类繁多，各种器件具有自身的特点并对驱动、保护和缓冲电路有一定的要求。一个完善的驱动、保护和缓冲电路是器件安全、成功使用的关键，也是本讲座重点讲述的部分。电力电子变换电路常用的半导体电力器件有快速功率二极管、大功率双极型晶体管(GTR)、晶闸管(Thyristor或SCR)、可关断晶闸管(GTO)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)以及功率集成电路PIC等。在这些器件中，二极管属于不控型器件，晶闸管属于半控型器件，其他均属于全控型器件。SCR、GTO及GTR属电流驱动型器件，功率MOSFET、IGBT及PIC为电压驱动型器件。在直接用于处理电能的主电路中，实现电能变换和控制的电子器件称为电力电子器件。电力电子器件之所以和“电力”二字相连，是因为它主要应用于电气工程和电力系统，其作用是根据负载的特殊要求，对市电、强电进行各种形式的变换，使电气设备得到最佳的电能供给，从而使电气设备和电力系统实现高效、安全、经济的运行。目前的电力电子器件主要指的是电力半导体器件，与普通半导体器件一样，电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。

1电力电子器件的一般特征

(1)处理电功率的能力大

(2)工作在开关状态

(3)需要由信息电子电路来控制

(4)需要安装散热器

摘要：电力电子技术在绿色电源技术上起着很重要的作用，现如今它已经发展为电气工程学科中一个特别关键的分支。近几年，电力电子技术发展势头不容小觑。文中描述了电力电子的定义和应用，分析了电力电子技术产业现状与电力电子器件在我国的发展，对电力电子的发展提出了相关的建议。

关键词：电力电子技术；电源技术；电力电子产业

电力电子技术，就是运用电力半导体器件以及电子技术对电气设备的电功率进行控制的一种技术。它把电力半导体器件、电子技术、自动控制技术与电力变换技术等多种技术相结合，是一门交叉学科。经过几代人孜孜不倦的努力，我国的电力电子产业发展的比较快速。自从第一个可控硅的出现，电力电子器件及其应用技术的发展已经持续了将近50年。电力电子器件的发展历经了不控器件和半控器件，电流、电压全控器件和功率集成电路等几个时期，器件的体积在不断地减小，而且，功率损耗较大的开关时间也大大降低，工作频率大幅度的增加，而且在电力电子技术上的新突破变为实际应用的时间也缩短。它涉足领域广泛，在电力、机械、通讯、交通等领域发挥着重要作用，是如今高新技术不可或缺的一部分。

1电力电子器件的发展

由于电力电子器件不断发展，电力电子技术也取得了较大进步。电力电子技术的发展可分为以下几个阶段，第一阶段为1950～1960年，在这一阶段，半导体器件中重要的技术得到了完善；第二个阶段从1970到1980年底，关键的电力电子器件包括场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管、可关断晶闸管的发展，使功率变换的要求得以实现；第三个阶段是从1990年始一直到现在，电力电子技术已经基本成熟，电压全控型的电力电子器件与智能型集成功率模块技术实现了飞跃式的发展。到目前为止，电力电子器件的水平基本上稳定在109～1010W／Hz的水平。为了超越器件的极限，可以向两个方向发展：一是更换更新的器件构造，二是应用宽能带间隙的半导体器件，如SiC器件和GaN器件。

2对电力电子产业现状的分析

目前电网技术正向智能化发展，碳化硅电力电子器件技术的进步及产业化，将在高压电力系统开辟全新应用，对电力系统变革产生深远影响。碳化硅电力电子器件优异的高效、高压、高温和高频特性，使其在家用电器、电机节能、电动汽车、智能电网、航天航空、石油勘探、自动化、雷达与通信等领域有很大应用潜力。

一、关于碳化硅电力电子器件

1.定义电力电子器件（PowerElectronicDevice）又称为功率半导体器件，主要指用于电力设备电能变换和控制电路方面的大功率电子器件。碳化硅（SiC）电力电子器件是指采用第三代半导体材料SiC制造的一种宽禁带电力电子器件，具有耐高温、高频、高效的特性。按照器件工作形式，SiC电力电子器件主要包括功率二极管和功率开关管。功率二极管包括结势垒肖特基（JBS）二极管、PiN二极管和超结二极管；功率开关管主要包括金属氧化物半导体场效应开关管（MOSFET）、结型场效应开关管（JFET）、双极型开关管（BJT）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、门极可关断晶闸管（GTO）和发射极可关断晶闸管（ETO）等。2.技术优势与硅基电力电子器件必须采用硅单晶制造一样，SiC电力电子器件是采用微电子工艺方法在SiC晶圆材料上加工出来的，目前常用的是4H-SiC型单晶衬底材料，以及在衬底上生长出来的外延材料。是硅的三倍，临界击穿电场比硅材料高一个数量级，相同结构下，其阻断能力比硅器件高好多倍，相同的击穿电压下，SiC器件的漂移区可以更薄，可保证其拥有更小的导通电阻。一般硅器件最高到200℃就会因热击穿造成失效，而SiC具有的宽禁带特性，保证了SiC器件可以在500℃以上高温环境工作，且具有极好抗辐射性能。SiC电力电子器件的开关频率高于同结构硅器件，可大幅降低开关损耗，大大提高系统效率；在应用于功率集成系统时，SiC器件无反向恢复、散热性好的突出特点，可使相关电路得到优化，从而在整体上缩减系统尺寸，减轻系统重量，节约系统成本。SiC电力电子器件重要系统优势在于其高压（达数万伏）、高温（大于500℃）特性，突破了硅器件电压（数kV）和温度（小于200℃）限制所导致的严重系统局限性。3.应用SiC电力电子器件率先在低压领域实现产业化，目前商业产品电压等级在600～1700V，已开始替代传统硅器件。高压SiC电力电子器件目前已研发出27kVPiN二极管、10~15kV/≥10AMOSFET、20kVGTO、22kVETO和27kV的N型IGBT等。当前SiC电力电子器件的成熟度和可靠性不断提高，正在逐步成为保障电子装备现代化的必要技术。

二、国际发展现状与趋势

1.科技政策与战略规划20世纪80年代以来，美、日、欧等发达国家为保持航天、军事和技术强国地位，始终将宽禁带半导体技术放在极其重要的战略地位，投入巨资实施了多项旨在提升装备系统能力和减小模块组件体积的技术开发计划，取得了良好效果。（1）美国。早在1997年制定的“国防与科学计划”中，美国就明确了宽禁带半导体的发展目标。2014年，奥巴马总统亲自主导成立了以SiC为代表的第三代宽禁带半导体产业联盟，全力支持宽禁带半导体技术，以引领下一代电力电子制造业的技术创新。该联盟目前已获得联邦和地方政府总计1.4亿美元支持，计划在未来5年里，使宽禁带半导体技术在成本上具有与当前硅基电力电子技术竞争的能力，成为下一代节能、高效大功率电力电子芯片和器件，引领包括消费类电子、工业设备、通讯、清洁能源等在内的，多个全球最大规模、最快增长速度的产业市场，全面提升国际竞争力并创造高薪就业机会。2016年，美国陆军资助通用电气公司（GE）2.1亿美元，用一年时间，采用新型SiCMOSFET器件与GaN器件，实现15kW、28V/600V的DC-DC双向整流装置，预期使现有硅基电力电子装备尺寸减小50%、功率能力提升2倍，以提升陆军坦克在高温下的作战能力。（2）日本。从1998年开始，日本政府持续资助宽禁带半导体技术研究。2013年，日本将SiC材料体系纳入“首相战略”，认为未来50%的节能要通过SiC器件来实现，以便创造清洁能源的新时代。近几年，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）制定了一系列关于SiC材料与器件的国家计划，如“国家硬电子计划”，主要发展高能、高速、高功率开关器件，用于空间、原子能、存储及信息通讯。2015年NEDO启动了SiC电力电子器件相关的研究计划，重点针对SiC功率模块在铁路机车电路系统、多样性电力交换系统、发电电动一体涡轮增压机废热回收系统、尖端医疗设备和加速器小型化等领域的应用进行研究，以实现节能、增效的目标。（3）欧盟。2014年，欧盟启动为期3年（2014—2017年）的，应用于高效电力系统的SiC电力技术研究计划（SPEED），总投入达1858万欧元，7个国家的12家研究机构和企业参与了该计划。该计划目标是通过汇集世界领先的制造商和研究人员来联合攻克SiC电力电子器件技术，突破SiC电力电子器件全产业链的技术瓶颈，实现在可再生能源领域的广泛应用。2015年，德国联邦研究部资助卡尔斯鲁厄理工学院和工业界合作伙伴（资助金额80万欧元），开展基于SiC开关器件提升高频电源能效的研究，以提升工业生产中电源的能效，降低能源消耗和减少CO2排放。2.技术进展随着SiC外延材料技术不断进步，主要发达国家竞相发展SiC电力电子器件技术。近年来，多家国际大公司快速向6英寸SiC电力电子器件制造工艺转移，SiC器件产品也在向高压端和大容量端扩展。目前JBS二极管、PiN二极管、MOSFET、IGBT、GTO开关管等SiC器件已实现10kV以上电压等级的样品，其中单管器件最高电压达到27kV以上。SiC电力电子器件的产业化主要以德国英飞凌、美国Cree公司、GE和日本罗姆公司、丰田公司等为代表。SiC电力电子器件首先由英飞凌于2000年前后在JBS二极管上取得突破，打开市场化的僵局，目前SiCJBS二极管已广泛应用于高端电源市场。Cree、英飞凌、罗姆等公司逐步推出SiCMOSFET、JFET等产品，丰田公司则把SiCMOSFET器件应用到电动汽车中。2015年，CREE公司推出全球首款全碳化硅功率模块产品CAS300M17BM2，该产品有能力完全取代现有额定电流为400A或更高的硅基IGBT模块，非常适用于高功率电机驱动开关和并网逆变器等应用。

三、我国发展现状与水平

1电力电子技术的应用

1.1电力电子技术在电力系统中的应用

电力电子技术在电力系统通向现代化进程的道路上有着不可磨灭的功劳，我们都知道，在高电压输电的工程中，由电厂发出电之后，把电流通过变压器进行变电之后再输送，这样做的目的是因为在电流一定的情况下，电压越高电流也就越小，在输送的过程中损耗也就越小，可以节省大量的电流，因为电力电子技术的变流特性，尤其是在特高压的输送技术发展中，利用电力电子技术，将直流输送电端的整流和受端电流都应用了晶闸管变流装置，这就在一定程度上解决了长距离、大容量的输送电流导致的电流损耗过大的问题，这一举措为中国的电力行业做出了极大的贡献，使中国电力系统迈出了至关重要的一步。同时在同步发电机励磁系统和交流电动机的变频调速以及新能源发电和智能电网的应用等方面也得到了广泛应用。

1.2电气节能的应用

节能已经成为了当前社会发展的必然趋势，因为电在人们日常生活中的重要作用，因此电气节能也就显得尤为重要。电气节能目前主要包括变频节能、电能质量控制、有源滤波等三个方面，在当前阶段，变频节能在这三个方面中又是重要的一点，人们所熟知的变频冰箱、变频空调等，它们已经开始为人们的生活提供服务。在未来的发展时期中，电机变频调速行业还要进行快速的发展，这主要是因为它的以下三个重要发展因素：一是因为变频器产品越来越成熟，而且应用广泛，现代电器产品都开始进入变频时代，又由于它的技术越来越新，企业投资产品的成本也越来越低，这就更为变频器产品的发展和应用提供了绝好的机会。二是因为变频调速节能非常明显的效果，为社会提供了广泛的效益，也为企业提供了较高的利益，所以越来越多的企业对变频调速节能产生了兴趣。三是国家也开始在这方面出台一些措施，对重点耗能企业进行严格控制，鼓励督促他们发展电气节能，不仅可以降低企业能源的消耗，同时也减少了资源浪费，为社会创造了巨大财富。

1.3电力电子技术在家用电器中的应用

摘要：文中回顾电力电子技术的发展，阐述了电力电子技术发展的趋势，论述了电力电子技术的创新和器件开发应用，将对我国工业领域形成巨大的生产力，以此推动国民经济高速高效可持续发展

关键词：发展趋势技术创新器件开发应用推广

1概述

自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子的诞生。进入70年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品，普通晶闸管不能自关断的半控型器件，被称为第一代电力电子器件。随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容易和类型等方面得到了很大发展，是电力电子技术的又一次飞跃，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自关断全控型第二代电力电子器件。而以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的第三代电力电子器件，开始向大容易高频率、响应快、低损耗方向发展。而进入90年代电力电子器件正朝着复台化、标准模块化、智能化、功率集成的方向发展，以此为基础形成一条以电力电子技术理论研究，器件开发研制，应用渗透性，在国际上电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。

2电力电子器发展回顾

整流管是电力电子器件中结构最简单，应用最广泛的一种器件。目前已形成普通型，快恢复型和肖特基型三大系列产品，电力整流管对改善各种电力电子电路的性能，降低电路损耗和提高电流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美国通用电气GE公司研制出第一个工业用普通晶闸管开始，其结构的改进和工艺的改革为新器件开发研制奠定了基础，在以后的十年间开发研制出双向，逆变、逆导、非对称晶闸管，至今晶闸管系列产品仍有较为广泛的市场。

1概述

自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子的诞生。进入70年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品，普通晶闸管不能自关断的半控型器件，被称为第一代电力电子器件。随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容易和类型等方面得到了很大发展，是电力电子技术的又一次飞跃，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自关断全控型第二代电力电子器件。而以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的第三代电力电子器件，开始向大容易高频率、响应快、低损耗方向发展。而进入90年代电力电子器件正朝着复台化、标准模块化、智能化、功率集成的方向发展，以此为基础形成一条以电力电子技术理论研究，器件开发研制，应用渗透性，在国际上电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。

2电力电子器发展回顾

整流管是电力电子器件中结构最简单，应用最广泛的一种器件。目前已形成普通型，快恢复型和肖特基型三大系列产品，电力整流管对改善各种电力电子电路的性能，降低电路损耗和提高电流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美国通用电气GE公司研制出第一个工业用普通晶闸管开始，其结构的改进和工艺的改革为新器件开发研制奠定了基础，在以后的十年间开发研制出双向，逆变、逆导、非对称晶闸管，至今晶闸管系列产品仍有较为广泛的市场。

1964年在美国第一次试制成功了0.5kV/0.01kA的可关断的GTO至今，目前以达到9kV/0.25kA/0.8kHz的可关断的GTO至今，目前以达到9kV/2.5kA/0.8kHZ及6kV/6kA/1kHZ的水平，在当前各种自关断器件中GTO容量量最大，但其工作频率最低，但其在大功率电力牵引驱动中有明显的优势，因此它在中压、大客量领域中占有一席之地。70年代研制出GTR系列产品，其额定值已达1.8kV/0.8kA/2kHZ，0.6kV/0.003kA/100kHZ，它具有组成的电路灵活成熟，开关损耗小、开关时间短等特点，在中等容量、中等频率的电路中应用广泛，而作为高性能，大容量的第三代绝缘栅型双极性晶体管IGBT，因其具有电压型控制，输入阻抗大、驱动功率小，开关损耗低及工作频率高等特点，其有着广阔的发展前景。而IGCT是最近发展起来的新型器件，它是在GTO基础上发展起来的器件，称为集成门极换流晶闸管，也有人称之为发射极关断晶闸管，它的瞬时开关频率可达20kHZ，关断时间为1μs，dildt4kA/ms，du/dt10-20kV/ms，交流阻断电压6kV，直流阻断电压3.9kV，开关时间<2ks，导通压降3600A时，2.8V，开关频率>1000Hz。

3电力电子器件发展趋势