電力電子器件及其應用的現狀和發展

摘 要：21世紀以來，伴隨著我國社會經濟的快速發展以及科學技術的不斷進步，電力電子器件開始得到越來越廣泛的應用，已經滲透到社會各個領域和行業，如交通運輸、航空航天、輪船制造以及國防武器裝備制造等，這表明我國電力電子技術的發展已經取得重要成效，為我國高端制造領域以及相關工業的發展起到了極大的推動作用。然而，電力電子技術在應用的過程中仍然存在一些問題和不足，主要體現在對電力電子器件的使用上。對此，本文對電力電子器件的發展現狀、存在的問題以及發展前景進行了分析探討。

關鍵詞：電力電子器件；發展現狀；發展前景

一、 前言

近年來，隨著經濟與科技的不斷進步，電力電子技術的發展也在不斷深入，電力電子器件被廣泛運用于社會各個領域，特別是在一些高精尖領域，如航空航天、國防武器制造等領域。電力電子器件技術含量較高，能夠有效保證生產制造產品的質量，為各個領域的生產制造提供技術支持，已經成為現代工業、國防和科技的重要支撐。

二、 電力電子器件的發展現狀

所謂的電力電子技術，主要是指運用相關電力電子器件來變換和控制和電能，它能夠對電能進行一系列的處理和轉換，對整個電力領域的發展具有極大的促進作用。現如今，電力電子器件已經在各種技術設備領域得到廣泛運用，極大地提高了生產效率，帶來了巨大的經濟效益和社會效益。

20世紀60年代，最為常見的電力電子器件就是晶閘管，與傳統的水銀整流器相比，它的功率較大、體積較小，能夠對電流進行變流處理。但是這種晶閘管也存在許多問題，如工作頻率較低且不能夠斷開等缺點。在這一問題的基礎上，可關斷的晶閘管應運而生，并且得到了較為廣泛的運用，但即使解決了可關斷的問題，其應用價值仍然不高，而且其能源消耗量也相對較大。因此，技術人員又研發出一種絕緣柵雙極晶閘管，這與之前兩種晶閘管相比，在各個方面都有了較大的提升。除此之外，研發人員還將絕緣柵雙極晶閘管與電力電子模塊相結合，研發出了智能功率模塊，這種功率器件具有更強的感應功能、更大的電壓和電流，能夠大大降低電能消耗量。

三、 電力電子器件存在的問題

（一） 缺乏一定的創新度

社會經濟的快速發展大大提升了人們的生活水平和質量，引起了人們對于電子產品的巨大熱情。隨著科技的不斷進步，一些電子產品的功能以及技術已經無法滿足人們的生產生活需要。出現這個問題的原因，主要在于這些電子產品的技術創新度相對不足，從而造成電子產品的智能化水平不高。對此，相關電子企業應該加大市場調研力度，提高產品的創新度和研發水平，從而增加其技術含量。

（二） 原材料尋找難度較大

電力電子技術在發展的過程中，會由于無法找到合適的原材料而導致發展速度較為緩慢，這主要是因為電力電子器件屬于一種新型的高科技設備，所用的材料有很高的技術要求。具體來說，在選擇原材料上，首先需要對原材料進行一系列的試驗，在確定了原材料的屬性和性能之后才可投入使用。其次，在確定了原材料之后還需要對其進行一段時間的試用，確保其在之后的使用過程中不出現其他問題，這些工作都需要大量的人力、物力和財力，因此難度較大，對電力電子技術的發展具有一定的限制。

（三） 缺乏一定的研發力度

目前，我國對于電力電子器件的研發力度仍然存在很大的不足。具體原因主要體現在以下幾個方面：1）由于電力電子器件具有較長的研發周期，且投入的資金較大，見效較慢，因此，一些企業將大部分的資金和人才轉移到了其他產業，從而導致電力電子器件研發力度較低；2）國內大部分企業所需的核心技術產品過多依賴進口技術，因此忽略了對電力電子器件的研發；3）目前，我國缺乏高端電力電子器件所需要的生產環境以及技術人才，因此電力電子器件的研發進程相對緩慢。

四、 電力電子器件的發展前景

（一） 對碳化硅材料的應用

碳化硅是一種寬帶半導體材料，創新度較高。這種材料本身就帶有電能，且具有較為穩定的物理性能，屬于材質較好的電力電子器件原材料。與以往傳統的原材料相比，碳化硅能夠更好地耐溫、耐壓。因此，若是使用這種原材料來制作電力電子器件，則會大大提高電力電子器件的質量和工作效率。但是，由于碳化硅的造價十分昂貴，產量較低，因此，目前沒有得到廣泛的運用。對此，相關研發人員應該對碳化硅材料進行進一步的開發和創新，解決當前所存在的問題，使其能夠更好地促進電力電子技術的發展。

（二） 對氮化鎵材料的運用

氮化鎵是一種較為常見的電力電子器件原材料，但是若要用這種材料作為電力電子器件原材料，則必須在制作的過程中添加一些輔助的生產底料，如碳化硅的晶片或藍寶石材料，這樣一來，就大大限制了氮化鎵的應用范圍。近年來，由于氮化鎵開始廣泛地應用于LED照明裝置中，使得氮化鎵的異質結外延技術得到了深度發展。此外，氮化鎵由于具有較強的實用效果，再加之其物理和化學性能較穩定，因此，應用領域不斷增多。但是，這種材料的耐溫性能較差，因此，在未來還需對其性能進行進一步的研發和改善。

（三） 在太陽能光伏發電領域的應用

目前，對電力電子器件運用較為廣泛的領域就是太陽能光伏發電。電力電子器件將太陽能電池組件作為其運行的載體，將逆變器以及控制器作為關鍵元件，以此將太陽能轉化為電能。由于光伏發電所需要的設備較為簡單且發展前景良好，因此電力電子器件在該領域內具有較大的發展空間。

五、 結語

電力電子器件的好壞對于電力電子技術的發展起著決定性作用，因此必須要加大對其的研發和創新力度，提高其技術含量，這樣才能有效推動我國電力電子技術的進一步發展，進而提高人們的生活質量和水平，提升我國在電子器件領域的科技實力和研發水平。

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作者簡介：

馬躍，遼寧省沈陽市，沈陽東軟醫療系統有限公司。