电力电子器件及其应用的现状和发展论文_赵燕,徐峰

电力电子器件及其应用的现状和发展论文_赵燕,徐峰

(北京动力机械研究所 北京 100074)

摘要:电力电子器件凭借着其巨大的优势和众多的特点在众多领域中进行应用,促进了这些行业的技术进步,使其在未来中具有重要的潜力与价值。但是电力电子器件的发展和西方国家相比,还存在许多不足,需要采取措施解决发展过程中存在的不足,并且加强对电力电子器件原材料、发展方向等方面的研究,使电力电子器件的发展可以逐渐赶上国际先进水平。基于此,本文主要对电力电子器件及其应用的现状和发展进行分析探讨。

关键词:电力电子器件;应用;现状;发展

1、前言

在我们如今的生活中,电力电子器件已经深入的融入到电子制造业、计算机领域、网络通信领域、能源、现代化国防、环境、交通运输等各个行业各个领域。这与近年来经济的快速发展离不开,同时也与电力电子技术的发展有着密切的联系。电力电子器件涉及到我们生活中的各个行业各个领域,因此对于电力电子器件及其应用的现状和发展的研究必不可少。

2、电力电子器件应用的现状

近年来,经济发展越来越快,势不可挡,我国的电力电子器件的发展也顺应时代潮流,在飞速的发展着。二战后,特别是自二十世纪八十年代后,我国也开始进入信息时代,电子技术有了新的发展,这对我国的电力电子器件的应用与发展功不可没。

我国电力电子器件应用于我们生活的各个领域,如我国的一些大型的工厂,都利用了电力电子器件,充分发挥资源的功用,发挥资源利用的最大化,促进了工厂生产的发展,提高了工作效率,从而实现高效能发展。电子技术包含信息电子技术和电力电子技术,信息电子技术是科技发展的攸关点,而电力电子技术处理的主要是电能的传输、存储和控制,和我们的日常生活密切相关,我们现代的生活已经无法离开它。但电力电子器件的应用在使用、发展的过程中也不可避免地存在一些不足,例如电力电子器件的应用已经跟不上这个快节奏时代的步伐,更新的速度过缓,无法跟上时代潮流,创新还有待提高,这些不足都会影响电力电子器件的应用和发展。但不可否定的是,电子技术让我们的生活焕然一新,对经济发展具有巨大地推动作用。

3、电力电子器件未来发展的趋势

为了更好的研究与分析电力电子器件未来发展的趋势,我们以氮化镓和碳化硅为实际例子进行具体的说明。由此,我们可以了解到电力电子器件未来发展的方向,使得我国研究电力电子器件的单位与生产电力电子器件的企业在今后工作中,进行有效的技术创新,提高电力电子器件的质量和水平,促进其不断的进步与发展,使其在我国众多领域应用的程度提高。

3.1新型材料的发展应用

(1)碳化硅

碳化硅是近些年中人们应用的一种新型宽禁带半导体材料,受到了人们普遍关注。这种材料是一种具有良好物理特性和带电性的原料,对于电力电子器件的研究与应用具有良好的效果。比如:碳化硅类型的电力电子器件具有耐高温与耐高压的特点,是对于原来应用材料存在缺陷的一种补充。但是,我们由于技术上与资金上投入的有限,还没有对于碳化硅的研究取得突破性的进展。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此,这就需要加大对其的研究投入,使得我们应用这种材料制作出众多新型的电力电子器件产品,最终在各个领域中进行应用。

(2)氮化镓

氮化镓是一种优良的原材料,但是由于它最初的时候必须要有蓝宝石或者碳化硅的晶片作为衬底材料进行制备,这就大大研制了氮化镓的发展速度。之后对这一方面进行了改进,现在的氮化镓在LED照明这一市场有了很大的突破,取得了很大的进步,氮化镓异质结外延工艺技术的发展中有了质的飞跃。氮化镓的市场有了进一步的改善和发展之后,这种原材料逐渐走进了大家的视野,氮化镓半导体材料由于自身电的特性,在LED照明这一市场的发展迅速。此外,也拓展了别的市场,但由于氮化镓电子器件不能耐高压,耐压很难超过1000V,所以说,在市场上会和硅基电力电子器件产生竞争。

希望在电力电子器件未来的发展中,能够将氮化镓和碳化硅进行完美的结合,互相弥补对方的缺陷,共同发展,以促进电力电子器件以后的发展。同时,也为电力电子器件在实际中的运用提供方便,这也是本文的研究目的及研究意义。

3.2新型技术的发展应用

电力电子元器件在未来的应用与发展中会与众多的新型技术进行有效融合,产生出众多新型的应用模块,促进其功能的完善,性能与质量的提升。比如:标准功能模块、智能化功能模块、集成电力电子功能模块、用户专用的智能功率模块、电力电子积木模块等等。其未来一个重要的发展方向为使得电压、电流、开关频率参数获得不断提高,最终使得三者进行最佳的匹配,使得应用电力电子器件的领域技术上获得巨大发展,功能上获得有效提高,更好为经济发展做出贡献。

比如:我们以近些年中发展迅速的IGBT为实际例子进行具体说明。IGBT在进行了长时间的研究与实践化应用后,不仅仅具有抗短路的能力,还可以对于开关损耗的程度进行降低、对于开关的速度进行提高,对于栅极电荷进行减小,有效的消除了“二次击穿”现象和电流擎住现象,大大提高了应用的能力。我们从其结构来讲,其结构逐渐具有模块化与复合型的功能,器件的效率与容量也在不断提升,通态压降在不断降低。随着科学技术水平的提高与我们未来经济社会发展的需求,我们需要对于电力电子器件进行有效性的创新,使其结构、制作的工艺得到不断提高,形成具有智能化与自动化发展特点的新型电力电子器件,最终使得其开关频率、电压、电流三个主要的参数指标获得提升,为促进我们经济发展而服务。

4、结论

电力电子技术的应用促进了经济的发展,也使得工作的效率明显提升,为人们的生产和生活提供了便利。但是目前电力电子技术还存在许多不足,因此需要加强对电力电子技术的研究。目前电力电子器件常用的原材料是氮化镓和碳化硅,但是将这两种材料进行单独使用,应用范围存在一定限制,因此需要通过将两者结合,解决目前电力电子器件发展过程中存在的问题,使电力电子器件得到有效发展。

参考文献:

[1]钱照明,张军明,盛况.电力电子器件及其应用的现状和发展[J].中国电机工程学报,2014-10-15.

[2]王学梅.宽禁带碳化硅功率器件在电动汽车中的研究与应用[J].中国电机工程学报,2014-01-25.

[3]王燕.电力电子技术及其在电力系统中的应用及发展[J].电子制作,2014-04-22.

论文作者:赵燕,徐峰

论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期

论文发表时间:2018/8/16

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