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

论文关键词:电力电子器件；变频技术；谐波；功率因数

论文摘要:介绍了电力电子器件和变频技术的发展过程，以及变频技术在家用电器的应用,分析了变频技术的应用也带来了谐波、电磁干扰和电源系统功率因数下降等问题。提出了相关的谐波抑制方法及提高电源系统功率因数的措施。

引言

随着电力电子、计算机技术的迅速发展，交流调速取代直流调速已成为发展趋势。变频调速以其优异的调速和启、制动性能被国内外公认为是最有发展前途的调速方式。变频技术是交流调速的核心技术，电力电子和计算机技术又是变频技术的核心，而电力电子器件是电力电子技术的基础。电力电子技术是近几年迅速发展的一种高新技术，广泛应用于机电一体化、电机传动、航空航天等领域，现已成为各国竞相发展的一种高新技术。专家预言，在21世纪高度发展的自动控制领域内，计算机技术与电力电子技术是两项最重要的技术。

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]。

一、薄膜制备技术

薄膜制备方法多种多样，总的说来可以分为两种——物理的和化学的。物理方法指在薄膜的制备过程中，原材料只发生物理的变化，而化学方法中，则要利用到一些化学反应才能得到薄膜。

1.化学气相淀积法(CVD)

目前光电子器件的制备中常用的化学方法主要有等离子体增强化学气相淀积（PECVD）和金属有机物化学气相淀积（MOCVD）。

化学气相淀积是制备各种薄膜的常用方法，利用这一技术可以在各种基片上制备多种元素及化合物薄膜。传统的化学气相淀积一般需要在高温下进行，高温常常会使基片受到损坏，而等离子体增强化学气相淀积（PECVD）则能解决这一问题。等离子体的基本作用是促进化学反应，等离子体中的电子的平均能量足以使大多数气体电离或分解。用电子动能代替热能，这就大大降低了薄膜制备环境的温度，采用PECVD技术，一般在1000℃以下。利用PECVD技术可以制备SiO2、Si3N4、非晶Si:H、多晶Si、SiC等介电和半导体膜，能够满足光电子器件的研发和制备对新型和优质材料的大量需求。

金属有机物化学气相淀积（MOCVD）是利用有机金属热分解进行气相外延生长的先进技术，目前主要用于化合物半导体的薄膜气相生长，因此在以化合物半导体为主的光电子器件的制备中，它是一种常用的方法。利用MOCVD技术可以合成组分按任意比例组成的人工合成材料，薄膜厚度可以精确控制到原子级，从而可以很方便的得到各种薄膜结构型材料，如量子阱、超晶格等。这种技术使得量子阱结构在激光器和LED等器件中得到广泛的应用，大大提高了器件性能。2.物理气相淀积（PVD）

1纳米导线激光器

2001年，美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员在只及人的头发丝千分之一的纳米光导线上制造出世界最小的激光器-纳米激光器。这种激光器不仅能发射紫外激光，经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。研究人员使用一种称为取向附生的标准技术，用纯氧化锌晶体制造了这种激光器。他们先是"培养"纳米导线，即在金层上形成直径为20nm～150nm，长度为10000nm的纯氧化锌导线。然后，当研究人员在温室下用另一种激光将纳米导线中的纯氧化锌晶体激活时，纯氧化锌晶体会发射波长只有17nm的激光。这种纳米激光器最终有可能被用于鉴别化学物质，提高计算机磁盘和光子计算机的信息存储量。

2紫外纳米激光器

继微型激光器、微碟激光器、微环激光器、量子雪崩激光器问世后，美国加利福尼亚伯克利大学的化学家杨佩东及其同事制成了室温纳米激光器。这种氧化锌纳米激光器在光激励下能发射线宽小于0.3nm、波长为385nm的激光，被认为是世界上最小的激光器，也是采用纳米技术制造的首批实际器件之一。在开发的初始阶段，研究人员就预言这种ZnO纳米激光器容易制作、亮度高、体积小，性能等同甚至优于GaN蓝光激光器。由于能制作高密度纳米线阵列，所以，ZnO纳米激光器可以进入许多今天的GaAs器件不可能涉及的应用领域。为了生长这种激光器，ZnO纳米线要用催化外延晶体生长的气相输运法合成。首先，在蓝宝石衬底上涂敷一层1nm~3.5nm厚的金膜，然后把它放到一个氧化铝舟上，将材料和衬底在氨气流中加热到880℃~905℃，产生Zn蒸汽，再将Zn蒸汽输运到衬底上，在2min~10min的生长过程内生成截面积为六边形的2μm~10μm的纳米线。研究人员发现，ZnO纳米线形成天然的激光腔，其直径为20nm~150nm，其大部分（95％）直径在70nm~100nm。为了研究纳米线的受激发射，研究人员用Nd:YAG激光器（266nm波长，3ns脉宽）的四次谐波输出在温室下对样品进行光泵浦。在发射光谱演变期间，光随泵浦功率的增大而激射，当激射超过ZnO纳米线的阈值（约为40kW／cm）时，发射光谱中会出现最高点，这些最高点的线宽小于0.3nm，比阈值以下自发射顶点的线宽小1/50以上。这些窄的线宽及发射强度的迅速提高使研究人员得出结论：受激发射的确发生在这些纳米线中。因此，这种纳米线阵列可以作为天然的谐振腔，进而成为理想的微型激光光源。研究人员相信，这种短波长纳米激光器可应用在光计算、信息存储和纳米分析仪等领域中。

3量子阱激光器

2010年前后，蚀刻在半导体片上的线路宽度将达到100nm以下，在电路中移动的将只有少数几个电子，一个电子的增加和减少都会给电路的运行造成很大影响。为了解决这一问题，量子阱激光器就诞生了。在量子力学中，把能够对电子的运动产生约束并使其量子化的势场称之成为量子阱。而利用这种量子约束在半导体激光器的有源层中形成量子能级，使能级之间的电子跃迁支配激光器的受激辐射，这就是量子阱激光器。目前，量子阱激光器有两种类型：量子线激光器和量子点激光器。

论文关键词：纳米导线激光器；紫外纳米激光器；量子阱激光器；微腔激光器；新型纳米激光器

论文摘要：纳米光电子技术是一门新兴的技术，近年来越来越受到世界各国的重视，而随着该技术产生的纳米光电子器件更是成为了人们关注的焦点。主要介绍了纳米光电子器件的发展现状。

1纳米导线激光器

2001年，美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员在只及人的头发丝千分之一的纳米光导线上制造出世界最小的激光器-纳米激光器。这种激光器不仅能发射紫外激光，经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。研究人员使用一种称为取向附生的标准技术，用纯氧化锌晶体制造了这种激光器。他们先是"培养"纳米导线，即在金层上形成直径为20nm～150nm，长度为10000nm的纯氧化锌导线。然后，当研究人员在温室下用另一种激光将纳米导线中的纯氧化锌晶体激活时，纯氧化锌晶体会发射波长只有17nm的激光。这种纳米激光器最终有可能被用于鉴别化学物质，提高计算机磁盘和光子计算机的信息存储量。

2紫外纳米激光器

继微型激光器、微碟激光器、微环激光器、量子雪崩激光器问世后，美国加利福尼亚伯克利大学的化学家杨佩东及其同事制成了室温纳米激光器。这种氧化锌纳米激光器在光激励下能发射线宽小于0.3nm、波长为385nm的激光，被认为是世界上最小的激光器，也是采用纳米技术制造的首批实际器件之一。在开发的初始阶段，研究人员就预言这种ZnO纳米激光器容易制作、亮度高、体积小，性能等同甚至优于GaN蓝光激光器。由于能制作高密度纳米线阵列，所以，ZnO纳米激光器可以进入许多今天的GaAs器件不可能涉及的应用领域。为了生长这种激光器，ZnO纳米线要用催化外延晶体生长的气相输运法合成。首先，在蓝宝石衬底上涂敷一层1nm~3.5nm厚的金膜，然后把它放到一个氧化铝舟上，将材料和衬底在氨气流中加热到880℃~905℃，产生Zn蒸汽，再将Zn蒸汽输运到衬底上，在2min~10min的生长过程内生成截面积为六边形的2μm~10μm的纳米线。研究人员发现，ZnO纳米线形成天然的激光腔，其直径为20nm~150nm，其大部分（95％）直径在70nm~100nm。为了研究纳米线的受激发射，研究人员用Nd:YAG激光器（266nm波长，3ns脉宽）的四次谐波输出在温室下对样品进行光泵浦。在发射光谱演变期间，光随泵浦功率的增大而激射，当激射超过ZnO纳米线的阈值（约为40kW／cm）时，发射光谱中会出现最高点，这些最高点的线宽小于0.3nm，比阈值以下自发射顶点的线宽小1/50以上。这些窄的线宽及发射强度的迅速提高使研究人员得出结论：受激发射的确发生在这些纳米线中。因此，这种纳米线阵列可以作为天然的谐振腔，进而成为理想的微型激光光源。研究人员相信，这种短波长纳米激光器可应用在光计算、信息存储和纳米分析仪等领域中。

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:本文在超新集团泛雅网络教学平台上引入“翻转课堂”教学模式、信息化考核机制等，让学生充分参与到教学中来;建设分层自主学习资源，直观形象地展现课程内容，培养学生自主学习能力、半导体器件应用及项目开发能力;搭建TCAD综合实验平台，一体化集成器件仿真分层学习资源，学生可以随时随地在校园内登录平台查阅资料完成课题任务，激发学生学习兴趣，提高教学效果。

关键词:信息化;分层自主学习资源;TCAD综合实验平台

“微电子器件”是电子科学与技术专业的专业核心基础课程，也是应用型本科院校培养新兴微电子与光电产业所需的应用技术人才必备的理论与实践基础课程［1］。该课程是连接半导体材料与器件和电路的桥梁，是后续深入学习集成电路专业课程，培养学生具备大规模集成电路设计能力必不可少的基础。”微电子器件”课程知识点抽象，关联性较强，内容编排上从半导体材料的掺杂改性，到P型、N型半导体结合形成半导体器件的基本结构单元，再到各种复杂结构的器件设计和控制，采用层层推进的方式，逻辑严密，理论性强，学生需要有良好的前期课程基础，并扎实掌握课程每一部分内容才能跟上学习的进度［2］。为了有效提高学生的学习兴趣及课程参与度，我们实施混合式自主教学资源库以及一体化TCAD综合实验平台的建设，依据行业需求、学生及课程特点、改革教学的方式方法，对学生能力培养起到非常有益的效果。

1混合式自主教学资源建设思路

实时调研半导体行业对课程的需求，我们课题组明确教学资源建设内容，以毕业设计、课程设计、翻转课堂等形式让学生参与到混合式自主教学资源建设中来。已完成基于学院泛雅网络教学平台的部分微课视频、动画、题库、分层自主学习资源等信息化教学资源建设，已启动微电子器件简易教学展示平台研发并一体化集成SilvacoTCAD用户使用手册、微电子器件综合实验课件、实验指导书、教案、半导体器件工艺制备流程等实践教学资源。依托泛雅网络教学平台，引入了“翻转课堂”教学模式，并将陆续推进“翻转课堂”素材的制作;引入信息化教学手段对师生间的实时互动交流、智能化签到、考核机制等展开研究。在实施教学过程中检验已完成资源成效并实时优化改进，混合式自主教学资源建设架构如图1所示。

2混合式自主教学资源建设内容