引言
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电力电子器件的起源
作为精密科学设备中的半导体元件,电力电子器件一方面应在高电阻的条件下,能够承担强度较高的瞬间电压;另一方面在低电阻的条件下,应起到稳定电流的作用,承担电流强度较高的正常运输工作。电力电子器件在运行中,开关速度较快,避免了损伤耗费;在精密设备的正常运行状态下,操作控制的难度较低,并且可以将温度控制在合理范围内。20世纪50年代,硅晶体的出现使电力电子器件首次被应用于设备制造行业,并且在电力电子器件前期调整电流与电压的核心装置中,都是以硅晶体为基础进行研发制造的。20世纪80年代初期,因为晶体管的技术变革,又一次推动了电力电子器件的飞速发展与改革。20世纪90年代,借助绝缘格栅电力电子器件的功率换装元件,可以对电子元器件起到控制作用,并进一步促进了电力电子器件的跨越式发展。现阶段,电力电子器件被广泛应用于诸多领域,成为高精尖领域生产发展的核心部件和关键性技术。
2电力电子器件的应用现状
随着时代的进步,科技水平的稳定提升,电力电子器件的发展进入了新阶段。第三次信息技术革新下,我国电力电子器件的发展速度不断提升,促进了新型信息电子技术的使用,如大功率的电子管和晶匣管。现在,随着信息技术和计算机技术的不断应用,新型电力电子器件不断产生,具备的型号多种多样。我国的电力电子器件在实际应用中仍存在问题,影响了经济的发展,制约了社会的进步。电力电子器件的相关问题包括三个方面。第一,研究力度不足。研究电力电子器件时,由于资金限制,投入的技术力量不足,无法促进电力电子器件的发展。第二,原材料使用困难。电力电子器件的发展需依靠大量的实验研究工作。实验研究需耗费合适的原材料,但实验前期原材料寻找困难,无法促进电力电子器件的积极研究。第三,缺乏创新性。制造电力电子器件时,缺乏创新理念,生产的产品无法满足实际发展需求,导致我国电力电子器件和国际电力电子器件存在很大差距。
3电力电子器件的发展趋势
3.1新型技术的应用
电力电子器件已融合多种技术,促进了应用模块的产生,保证了整体性能和质量的提升,如标准化模块、智能化模块、集成电力电子器件模块及用户专用模块等。电力电子器件不断获取存在的电压、电流及开关等参数,促进了各因素的相互配合,保证了电力电子器件功能的充分发挥,提升了经济水平。近年来,随着社会的迅速发展,绝缘栅双极型晶体管得到了详细地研究和充分地应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor,IGBT),是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降的优点。实际应用中,IGBT不仅提高了抗短路能力,降低了开关的实际消耗程度,促进了开关速度的提升,同时也减小了电荷,消除了二次击穿现象。IGBT模块还具有节能、安装维修方便及散热稳定等特点,广泛应用于电力电子装置。电力电子器件是现代电力电子装置的核心,电力电子器件结合新型技术将带来一场电力电子技术的革命。需加强对电力电子器件的技术创新,保证结构和制作工艺的优化,使电力电子器件具备智能化和自动化特点。
3.2对氮化镓的应用
氮化镓是电力电子器件生产过程中较为常见的原材料,它与碳化桂存在很多不同点。虽然氮化镓是一种较为优良的电力电子器件原材料,但是在实际制作过程中,应以碳化硅的晶片或者蓝宝石作为生产底料,因此这一因素限制了氮化镓的发展速度。近几年,这一问题得到了有效缓解,随着氮化镓在LED照明装置中的广泛运用,也促使氮化镓的异质结外延技术得到了进一步的强化。除此之外,因为氮化镓的实用性较强,其应用范围不断拓展,基于氮化镓的半导体材料具备优异的物理性能和化学性能,所以其不仅在LED市场中被广泛应用,更是逐步拓展到了更多的应用领域。但是由于氮化镓电子器件的耐高温性能较差,一旦温度超过1000摄氏度,就会产生电子器件破裂的现象。
3.3光伏建筑一体化应用
首先太阳能光伏发电对于电力电子器件的发展来说是比较重要的,光伏建筑一体化应用对于电力电子器件的完善也发挥了独特的作用。光伏电池发电和建筑物外电池存在很多问题,虽然这类电池原件的成本比较低,但是总的来说这类电池和电子元件适合低日照水平,电池转换效率高,原材料比较易得。但是某些电力电子器件的转换效率一般,淘汰的产品还会污染环境。电力电子器件的开发和利用促进了光伏建筑一体化的进程,土地成本过高和二氧化碳的排放量过高等问题都可以得到有效解决,而且我国最新研发出的电力电子器件可以节省光伏电池支撑结构,节省光伏电池的具体安装成本,帮助相关建筑工作人员实现土地资源的合理利用。与此同时,电力电子器件可以将太阳能和建筑物进行有效结合,帮助相关工作人员解决电能供给的难题,而且也丰富了电力电子器件的原材料。首先我们可以发现,在进行电力电子器件的研究与开发时候,运用碳化硅制造的电子器件已经成为主要的研究方向。这主要是因为碳化硅电力电子器件的高压和高温的特性与我国传统的电力电子器件相比,具有很大优越性,完全可以保障新型电力电子器件的成本和质量。尤其是碳化硅的耐高压和高温,足以帮助相关工作人员展开对于新型电力电子器件的研究。
结语
今后,电力电子器件这一行业也将会迎来一个良好的发展,自主创新是电力电子器件发展的持久动力。我们不难看出,任何行业的发展都需要不断的创新,只有不断的通过自主创新,以创新精神来引领企业发展,掌握核心的技术,才是提高企业竞争力的核心。通过自主创新,才能摆脱低水平的重复建设和低价恶性的现状,企业的进一步发展和扩大才能快速的追赶发达国家。缩小我们同发达国家之间的技术方面的差距,促进新一代电子设备在中国的出现,电力工业必须加强自身的创新。未来几年,整个行业将以尖端技术为重点,努力打造自主品牌,加大科技研发和投资力度,并积极主动的推动自主创新能力。电子器件的研发人才和关键技术的掌握才是其发展的决定性因素,而且必定会促进电力电子器件行业的快速发展。进而以电力电子装置理论为基础,推动了传统产业和高科技产业的快速发展。
参考文献
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论文作者:廖振华
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/26
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