探究电力电子器件及其应用的现状和发展

魏劲夫

(国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心，天津，300304)

探究电力电子器件及其应用的现状和发展

魏劲夫

(国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心，天津，300304)

电力电子器件随着我国经济的发展与社会的进步已经在众多领域中进行了应用。本文主要就电力电子器件应用的现状、应用中存在的问题、未来发展的趋势三个方面的内容进行论述。

电力电子器件；应用现状；存在问题；未来趋势

0 引言

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。因此，我们需要对于电力电子器件应用的现状、应用中存在的问题、未来发展的趋势问题进行科学的研究与有效的分析，使得其具有的价值与能力得到不断的发展与进步，促进我国经济的发展与社会的进步。

1 电力电子器件应用的现状

时代的进步与科学技术水平的不断发展，使得电力电子器件的发展也进入到新的阶段。比如：从20世纪50年代第三次信息技术革命开始，电子技术的发展非常快，形成了新型的信息电子技术，导致大量的电力电子器件的出现。比如：大功率的电子管和晶闸管等等。到了70年代和80年代出现了双控晶闸管、光控晶闸管。进入到21世纪之后，网络信息技术与计算机技术的不断发展，使得众多新型的电力电子器件出现，应用的型号众多、功能与质量获得了较大的提高，促进其在各个领域中进行应用[1]。

2 电力电子器件应用中存在的问题

我国的电力电子器件在应用中存在不少的问题，极大制约了其进步与发展，使其对于促进我们经济的发展与社会的进步没有起到重要的影响。其主要的表现可以从以下几个方面来体现。第一，研究的力度不够。比如：我国在进行电力电子器件的研究中存在研究资金有限、技术力量投入不足、国家与主观部门没有引起足够的重视等问题，导致我们众多方面研究电力电子器件的项目都陷入到停滞状态中，没有取得巨大的突破。第二，原材料寻找的困难。电力电子器件的进步与发展需要进行大量的实验研究，通过这种方式进行大量的电力电子器件测试工作。而实验的前提是需要有大量的电力电子器件原材料进行应用。因此，寻找到大量的原材料就显得非常重要了。但是，资金、技术力量、人才等方面的缺乏使得原材料的寻找非常的复杂与艰难，非常不利于我国电力电子器件的实验研究工作。第三，缺乏创新。时代的发展和社会的进步，使得众多领域对于应用的电力电子器件提出了更高的要求。但是，我们制造电力电子器件的企业没有进行有效的创新，使得最终生产出来的产品无法满足应用的需求，导致我国众多领域应用的电力电子器件与世界上先进的电力电子器件相比存在较大差距[2]。

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]。

3.1 新型材料的发展应用

（1）氮化镓

氮化镓在实际应用中是一种优良的原材料，可以在众多领域中进行应用。由于氮化镓在开始应用时以氮化硅晶片或者是蓝宝石为其衬底材料来进行制备。因此，这种方式的应用极大提高了研究、开发、应用氮化镓的速度，使其最终产生出巨大的经济效益与社会价值。比如：我们以氮化镓在LED灯具中的应用为例子进行具体的说明。氮化镓在LED灯具中的应用使得LED灯具更加的环保、节能，可以在较长时间中进行科学有效的应用，为使用者提供更大的便利，满足其应用的需求。

（2）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。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[4]。

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[5]。

4 结论

对于电力电子器件及其应用现状和发展问题进行研究，有利于我们应用众多的方式进行电力电子器件的创新性研究与实验工作，研发出具有多功能、高技术水准的电力电子器件，使其在众多领域应用中发挥出更大的价值。

[1]谭鑫.电力电子器件及其应用的现状和发展[J].电子技术与软件工程,2016,(16):126.

[2]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,(29):5149-5161.

[3]钱照明.电力电子器件及其应用的现状和发展[J].变频器世界,2014,(09):24-25.

[4]钱照明.电力电子器件及其应用的现状和发展[J].变频器世界,2014,(07):24-27.

[5]钱照明.电力电子器件及其应用的现状和发展[J].变频器世界,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