半導體電力電子器件發展概況及趨勢

徐偉

充分研究半導體電力電子器件具有十分重要的意義，而且其應用性廣的特性也使得電力電子器件在我國有著更為廣闊的發展空間

隨著社會的不斷進步，我國電子信息技術已經取得較好的發展空間，成為人們生活中被頻繁使用的技術。而在信息技術發展的過程中，半導體是一項必不可少的關鍵器件，在集成電路、通訊系統、電路照明、工業控制、電力發生與傳輸等多方面均有較多應用。因此，在當前生產生活中，半導體具有十分重要的存在價值。

半導體發展的三個歷程

半導體的發展狀況不僅直接影響著信息技術產業的發展狀況，而且由于半導體應用范圍較廣，對電力、機械、礦冶、交通、石化等傳統產業，通訊、激光、機器人、航空航天等高新技術產業，5G、消費電子、新能源汽車、風力發電、太陽能光伏發電等新興產業都有極大的影響。縱觀半導體的發展歷程，主要經歷了三個階段。

整流器時代。在電力電子技術發展的過程中，半導體的最初發展階段是整流器時代。在這個階段，半導體以大功率硅整流管和晶閘管為主要發展內容，憑借其能夠高效地將工頻交流電轉換為直流電的特性，在此時期取得了較大的發展空間。

逆變器時代。繼整流器時代后，逆變器時代逐漸到來，在此時期，大功率晶閘管、巨型功率晶體管以及門極關斷晶閘管應運而生，并且因上述電力電子器件能夠實現整流和逆變的特性，在上世紀七八十年代受到相關人員的關注。但是，由于當時的電力電子器件工作頻率相對較低，因此逆變器時代的相關電力電子器件只能局限在中低頻范圍工作。

變頻器時代。隨著電力電子技術的不斷發展，在變頻器時代成功地解決了電子器件工作頻率低，只能局限于低頻范圍的問題。由于具備了高品處理技術，配合復合化、模塊化、綠色化的發展方向，使得變頻器時代MOSFET成為20世紀80年代末到90年代初的主流半導體，也是傳統電力電子器件向現代化電力電子器件轉化的重要標志。

半導體電力電子器件國內發展趨勢

隨著科技的進步，半導體技術在我國逐漸發展成熟，也為更多行業發展奠定了堅實基礎。但是相較于國外的半導體電力電子發展技術，我國尚處于起步階段，因此，需要不斷地對半導體電力電子器件進行研究，促進國內半導體更好地發展。

電力電子器件發展趨勢研究。在我國經濟社會不斷發展的過程中，電子設備也有了長足的進步。同時，隨著人們對電子設備的要求逐年增加，對電子器件的多項指標及其可靠性的要求也隨之增加。其中，對電子器件要求的提高主要體現在電力電子器件電流密度、散熱能力、工作能力以及工作電壓不斷增強，而且由于電力電子器件應用相對較廣，因此在航天、軍事等方面的要求更為嚴格，特別是以抗輻射及抗震動能力為最主要的要求。其目的不僅僅在于電力電子器件能夠有更多的應用空間，還要求其能夠在更為惡劣的環境中運用。因此，半導體在提升電子電力器件發展水平的過程中，將為國家發展提供更強有力的技術支持。

電力電子設備及系統發展趨勢研究。在社會發展的過程中，電力電子設備逐漸向智能化、數字化的方向發展，而且越來越多的企業對電子電力器件以及相關系統進行生產，造成競爭力增加的現象。在這個過程中，電力電子設備和電磁干擾問題會隨之得到有效解決。未來的電力電子設備發展過程中，會有更加新型、完善的設備被研制出來，變頻調速、汽車電子、新能源等領域也將逐漸取得更多的應用空間，電力電子設備及系統將在我國取得更好的發展空間。

半導體電力電子器件在當前階段應用于我國多個領域，對于信息技術等方面有著較大的影響，其發展狀況在一定程度上決定著國家的發展方向。

（作者單位：浙江正邦電子股份有限公司）