探究電力電子器件及其應用的現狀和發展

魏勁夫

(國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心，天津，300304)

探究電力電子器件及其應用的現狀和發展

魏勁夫

(國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心，天津，300304)

電力電子器件隨著我國經濟的發展與社會的進步已經在眾多領域中進行了應用。本文主要就電力電子器件應用的現狀、應用中存在的問題、未來發展的趨勢三個方面的內容進行論述。

電力電子器件；應用現狀；存在問題；未來趨勢

0 引言

電力電子器件憑借著其巨大的優勢和眾多的特點在眾多領域中進行應用，促進了這些行業的技術進步，使其在未來中具有重要的潛力與價值。因此，我們需要對于電力電子器件應用的現狀、應用中存在的問題、未來發展的趨勢問題進行科學的研究與有效的分析，使得其具有的價值與能力得到不斷的發展與進步，促進我國經濟的發展與社會的進步。

1 電力電子器件應用的現狀

時代的進步與科學技術水平的不斷發展，使得電力電子器件的發展也進入到新的階段。比如：從20世紀50年代第三次信息技術革命開始，電子技術的發展非常快，形成了新型的信息電子技術，導致大量的電力電子器件的出現。比如：大功率的電子管和晶閘管等等。到了70年代和80年代出現了雙控晶閘管、光控晶閘管。進入到21世紀之后，網絡信息技術與計算機技術的不斷發展，使得眾多新型的電力電子器件出現，應用的型號眾多、功能與質量獲得了較大的提高，促進其在各個領域中進行應用[1]。

2 電力電子器件應用中存在的問題

我國的電力電子器件在應用中存在不少的問題，極大制約了其進步與發展，使其對于促進我們經濟的發展與社會的進步沒有起到重要的影響。其主要的表現可以從以下幾個方面來體現。第一，研究的力度不夠。比如：我國在進行電力電子器件的研究中存在研究資金有限、技術力量投入不足、國家與主觀部門沒有引起足夠的重視等問題，導致我們眾多方面研究電力電子器件的項目都陷入到停滯狀態中，沒有取得巨大的突破。第二，原材料尋找的困難。電力電子器件的進步與發展需要進行大量的實驗研究，通過這種方式進行大量的電力電子器件測試工作。而實驗的前提是需要有大量的電力電子器件原材料進行應用。因此，尋找到大量的原材料就顯得非常重要了。但是，資金、技術力量、人才等方面的缺乏使得原材料的尋找非常的復雜與艱難，非常不利于我國電力電子器件的實驗研究工作。第三，缺乏創新。時代的發展和社會的進步，使得眾多領域對于應用的電力電子器件提出了更高的要求。但是，我們制造電力電子器件的企業沒有進行有效的創新，使得最終生產出來的產品無法滿足應用的需求，導致我國眾多領域應用的電力電子器件與世界上先進的電力電子器件相比存在較大差距[2]。

3 電力電子器件未來發展的趨勢

為了更好的研究與分析電力電子器件未來發展的趨勢，我們以氮化鎵和碳化硅為實際例子進行具體的說明。由此，我們可以了解到電力電子器件未來發展的方向，使得我國研究電力電子器件的單位與生產電力電子器件的企業在今后工作中，進行有效的技術創新，提高電力電子器件的質量和水平，促進其不斷的進步與發展，使其在我國眾多領域應用的程度提高[3]。

3.1 新型材料的發展應用

（1）氮化鎵

氮化鎵在實際應用中是一種優良的原材料，可以在眾多領域中進行應用。由于氮化鎵在開始應用時以氮化硅晶片或者是藍寶石為其襯底材料來進行制備。因此，這種方式的應用極大提高了研究、開發、應用氮化鎵的速度，使其最終產生出巨大的經濟效益與社會價值。比如：我們以氮化鎵在LED燈具中的應用為例子進行具體的說明。氮化鎵在LED燈具中的應用使得LED燈具更加的環保、節能，可以在較長時間中進行科學有效的應用，為使用者提供更大的便利，滿足其應用的需求。

（2）碳化硅

碳化硅是近些年中人們應用的一種新型寬禁帶半導體材料，受到了人們普遍關注。這種材料是一種具有良好物理特性和帶電性的原料，對于電力電子器件的研究與應用具有良好的效果。比如：碳化硅類型的電力電子器件具有耐高溫與耐高壓的特點，是對于原來應用材料存在缺陷的一種補充。但是，我們由于技術上與資金上投入的有限，還沒有對于碳化硅的研究取得突破性的進展。因此，這就需要加大對其的研究投入，使得我們應用這種材料制作出眾多新型的電力電子器件產品，最終在各個領域中進行應用[4]。

3.2 新型技術的發展應用

電力電子元器件在未來的應用與發展中會與眾多的新型技術進行有效融合，產生出眾多新型的應用模塊，促進其功能的完善，性能與質量的提升。比如：標準功能模塊、智能化功能模塊、集成電力電子功能模塊、用戶專用的智能功率模塊、電力電子積木模塊等等。其未來一個重要的發展方向為使得電壓、電流、開關頻率參數獲得不斷提高，最終使得三者進行最佳的匹配，使得應用電力電子器件的領域技術上獲得巨大發展，功能上獲得有效提高，更好為經濟發展做出貢獻。比如：我們以近些年中發展迅速的IGBT為實際例子進行具體說明。IGBT在進行了長時間的研究與實踐化應用后，不僅僅具有抗短路的能力，還可以對于開關損耗的程度進行降低、對于開關的速度進行提高，對于柵極電荷進行減小，有效的消除了“二次擊穿”現象和電流擎住現象，大大提高了應用的能力。我們從其結構來講，其結構逐漸具有模塊化與復合型的功能，器件的效率與容量也在不斷提升，通態壓降在不斷降低。隨著科學技術水平的提高與我們未來經濟社會發展的需求，我們需要對于電力電子器件進行有效性的創新，使其結構、制作的工藝得到不斷提高，形成具有智能化與自動化發展特點的新型電力電子器件，最終使得其開關頻率、電壓、電流三個主要的參數指標獲得提升，為促進我們經濟發展而服務[5]。

4 結論

對于電力電子器件及其應用現狀和發展問題進行研究，有利于我們應用眾多的方式進行電力電子器件的創新性研究與實驗工作，研發出具有多功能、高技術水準的電力電子器件，使其在眾多領域應用中發揮出更大的價值。

[1]譚鑫.電力電子器件及其應用的現狀和發展[J].電子技術與軟件工程,2016,(16):126.

[2]錢照明,張軍明,盛況.電力電子器件及其應用的現狀和發展[J].中國電機工程學報,2014,(29):5149-5161.

[3]錢照明.電力電子器件及其應用的現狀和發展[J].變頻器世界,2014,(09):24-25.

[4]錢照明.電力電子器件及其應用的現狀和發展[J].變頻器世界,2014,(07):24-27.

[5]錢照明.電力電子器件及其應用的現狀和發展[J].變頻器世界,2014,(06):34-37.

Current situation and development of power electronic devices and their applications

Wei Jinfu
(Patent examination cooperation center of the State Intellectual Property Office of Tianjin,Taijin,300304)

with the development of China’s economy and the progress of the society, power electronic devices have been applied in many fields. In this paper, the current status of the application of power electronic devices, the existing problems in the application, the future development of the three aspects of the content discussed.

power electronic devices; application status; problems; future trends