摘要：電力電子器件又稱為功率半導體器件，主要用于電力設備的電能變換和控制電路方面大功率的電子器件，其類型非常的多樣，在各個領域中都有著廣泛的應用，是弱電與強電、信息與電子、傳統產業與現代產業完美結合的媒介。本文主要針對電力電子器件及其應用現狀和發展趨勢進行分析。

關鍵詞：電力電子器件;應用現狀;發展趨勢

隨著科學技術的不斷進步，電力電子器件裝置當今得到了廣泛的應用，主要涉及到交通運輸業、先進裝備制造業、航天航空和坦克飛機等現代化裝備中。得益于電子技術的應用優勢，全球電子產品產業得到了快速的發展，給全球的經濟、文化、軍事等各領域帶來了實質性的影響。電子技術可以劃分為兩類：一種是電子信息技術，電力電子元件在電子信息技術上的應用可以實現信息的傳送、儲存和控制等目的;第二種就是保證電能正常安全的進行傳輸，同時將能源和信息有效的結合起來。在社會的不斷發展中，各行各業對于優質優量的電能都是迫切需要的，而隨著一次次電力電子技術的改革，電力電子器件的應用范圍也更加廣泛，成為了工業生產中不可或缺的重要元件。電力電子技術的發展為人類的環保和生活都做出了重要的貢獻，成為了將弱電與強電、信息與電子、傳統產業與現代產業完美結合的媒介。所以電力電子器件的研究成為了電力電子行業的重要課題。

1.電力電子器件的應用與發展歷程

上世紀50年代開始，全球第一支晶閘管誕生，這就標志著現代電氣傳動中的電力電子技術登上歷史的舞臺，基于晶閘管研發的可控硅整流裝置成為了電氣傳動行業的一次變革，開啟了以電力電子技術控制和變換電能的變流器時代，至此電力電子技術產生。到70年代時晶閘管已經研發出來可以承受高壓大電流的產品，這一代的半控型器材被稱之為第一代電力電子器件。但是晶閘管的缺點就是不能自關斷，隨著電力電子理論和工藝的不斷進步，隨后研發出了GTR.GTO和MOSFET等自關斷的全控型，這一類產品被稱之為第二代電力電子器件。之后出現了第三代電力電子器件，主要以絕緣柵雙極晶體管為代表，第三代電力電子器件具有頻率快、反映速度快和能耗較低的特點。在近些年的研究中，人們開始將微電子技術與電力電子技術進行融合，從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。電力電子器件中使用最多，構造簡單的就是整流管，當前整流管可以分為普通型、快恢復型和肖特基型三種。

在改善電力電子性能、減少電路能源損耗和提升電流效率等方面，電力整流管發揮著重要的作用。美國通用電氣公司于1958年研發出了第一個用于工業的普通晶閘管，為今后的工藝調整和新器件的研發打下了基礎，隨后的十年中各式各樣的晶閘管面世，例如雙向、逆向逆導和非對稱等，到現如今這些晶閘管還一直在被使用。為了解決晶閘管的不可自關斷問題，美國于1964年研發了0.5kV/0.01kA的可關斷晶閘管，到今天發展成為9kV/2.5kA/0.8kHZ和6kV/6kA/1kHZ。可關斷晶閘管具有容量大和低頻率的特點，在大功率牽引驅動中發揮著極大的作用。隨后到70年代，GTR產品成功面世，其額定值已經達到了1.8kV/0.8kA/2kHZ和0.6kV/0.003kA/100kHZ，GTR產品具有極大的靈活性，有著開關能源消耗低和時間短的優點，在中等容量和頻率電路中發揮著主要作用。而第三代的絕緣柵型雙極性晶體管，對電壓能夠進行控制，有著輸入阻率抗性大和驅動功率小等特點，有著巨大的發展潛力。

2電力電子器件的應用

2.1晶閘管

從1960年開始到1980年，這二十年間使用最多的就是晶閘管，相比由電動發電機和水銀整流器組合而成的傳統晶閘管，有著功率大、高效率和體積小等優勢，在變流技術中占據著重要的地位。其中直流斬波器廣泛的應用于國內外的城市電車中。但是這類晶閘管存在著不可關斷和低工作頻率的缺點，為了解決這一問題，門極可關斷晶閘管被研制出來，在日本和歐洲等國家人們開始研制以高電壓和高功率的可關斷晶閘管為基礎的用于城市軌道交通電動車組的變頻器。

2.2絕緣柵雙級晶體管

隨著可關斷晶閘管的廣泛應用，人們發現可關斷晶閘管的關斷增益還是比較低，并且在進行關斷時所消耗的能源比較多，關于可關斷晶閘管的應用出現廣泛的爭議。隨著絕緣柵雙級晶體管的研發成功，人們發現相比可關斷晶閘管，絕緣柵雙級晶體管具有更多的優點，于是開始將絕緣柵雙級晶體管廣泛用于電動車的開發上。

2.3智能功率模塊

智能功率模塊是在絕緣柵雙級晶體管基礎上結合了故障檢測保護電路所研制成的電力電子模塊，在近年來在很多國家得到了推廣。相比以前的功率器件，智能功率模塊有著以下特點：首先具備電流傳感功能，能夠持續監測功率器件電流;具有溫度傳感功能;此外還具備高電壓和電流，能有效的降低通態和開關的能源損耗，無需另外設計驅動電路，應用起來了更加便捷。

3結語

在電力電子器件的初期發展階段，人們將之稱之為功率半導體器件，其功率遠遠大于傳統的控制用半導體器件和通信用半導體器件，隨著科技水平的發展，電力電子器件逐步的更新換代。除了傳統的雙向晶閘管、快速晶閘管、逆導晶閘管之外，大量新型電力電子器件出現，開始朝著縱深的發展趨勢發展，給電力電子器件產業的發展帶帶了新的生機。

作者:易躍镕          單位:湖南省長沙市廣益實驗中學

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