电力电子器件的现状及将来动向
唐苏亚
（涟水无线电厂，江苏 涟水223400）
摘要：概述了电力电子器件的发展过程以及应用和研制水平，指出自关断化、大功率化、高频化、智能化将是今后
电力电子器件的发展动向。
关键词：电力电子器件；电力电子技术；动向
中图分类号：tm301.2 文献标识码：a 文章编号：1001-6848(2000)05-0032-03
1概 述
电力电子技术是近年迅速发展的一种高新技术，它是集电力技术、微电子技术和信息控制技术于一体的一门新学科，广泛应用于机电一体化、电机传动、新能源、航天、核电、激光、材料等领域，现已成为各国竞相发展的一种高新技术。有关专家预言，在21世纪高度发展的自动化领域内，有两项重要的技术，那就是计算机技术与电力电子技术。
电机传动是电力电子技术的****应用领域，据统计，我国约有交流电力机车0.1万辆，风机水泵约150万台，如改造成交流调速，那么每年可为国家节约32亿kwh和700亿kwh，相当于三峡工程建成后发电量的一半，可见节电潜力之巨大。
电力电子器件是发展电力电子技术的关键器件，国家“八五”朔间就已把发展电力电子技术列为重点项目，除了对引进的第一代scr制造技术进行消化、吸收外，同时又从国外引进几条gtr和gto生产线，如gtr、gto、mosfet、igbt和mct等，并制订了具体目标。预计“十五”期间，将是我国电力电子技术大发展和广泛应用的时期。
2 电力电子器件的发展过程
自50年代末晶闸管问世以来，电力电子器件便登上了现代科技舞台。第一代电力电子器件主要是scr，70年代被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中受到限制，如果不附加强迫换流电路就无法应用，流电路体积大、重、线路复杂，且关断时间较长、效率低，开关损耗大，加之scr工作频率低，因而限制了它的应用范围。
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(power mos fet)、绝缘栅极晶闸管(igbt)、静电感应晶体管(sit)和静电感应晶闸管(sith)等，现在统称为第二代电力电子器件或功率集成器件，它们的共同特点是既控制其导通，又能控制其关断的
全控制开关嚣件，由于不需要换流电路，故体积、重量较之scr有大幅度下降。
第三代电力电子器件是问世于80年代中期的斯玛特功率集成电路( spic)和高压集成电路( hvic)，它们的特点是把功率控制与输出单元同逻辑控制、保护、传感、测量等多功能单元集成起来，逐步增加其智能程度与功率输出水平，促进驱动、伺服、步进等运动控制的进～步小型化、快速化和精密化，在汽车、机器人、数控机床、柔性加工系统及航空、航天上得到广泛的应用。这种斯玛特集成电路的出现，使人类站在了第二次电子学革命的前沿。有关专家预言，2000年，以spic为代表的高压和功率集成电路，在全世界的商业市场将达到400亿美元。为此，近年来，不少国家都相继组建了******电力电子研究中心，以迎接和推动第二次电子学革命。
电力电子器件的发展过程如图1所示。
3 电力电子器件的研制水平的应用概况
3.1 gto
1962年美国首先制造出第一个5agto。之后，由于三相交流传动变频调速技术的迫切需求以及半导体制造工艺的飞速发展，70年代末期美国首先突破了传统制造工艺的限制，采用半导体微电子集成化工艺和高压技术工艺相结合，研制出高电压、大功电力电子器件的现状及将来动向 唐苏亚率gto器件的样品。这时期的gto的****水平为600a，1300v。随后，为了满足变频调速发展的需要，日本的日立、东芝、三菱公司很快掌握了这项技术，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，国外电气公司生产的gto器件已达到3000a、4500v，美国已研制出10000a、8000v器件。投入运行的gto交流变频调速装置已达到3000kva、3300v。随着近年来高电压、大功率gto器件的不断问世，使得它在牵引动力、风机、水泵和冶金轧钢的变频调速系统中获得越来越广泛的应用。同时，在直流斩波、ups、高频和中频感应加热电源、直流开关等 |
