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淺談關于功率半導體器件的基本功能和用途

發布日期:2020-11-05 10:00
信息摘要:
電力半導體器件,又稱電力半導體器件,或電力電子器件,屬于電力電子技術的范疇?,F代電力電子器件有時包括介電材料和磁性材料制成的電容器和電感器,但這里我們特別指電力半...
       電力半導體器件,又稱電力半導體器件,或電力電子器件,屬于電力電子技術的范疇?,F代電力電子器件有時包括介電材料和磁性材料制成的電容器和電感器,但這里我們特別指電力半導體器件。
       根據IEEE的一般定義,電力電子技術是一種能夠有效利用電力半導體器件,運用電路和設計理論及分析工具實現電能高效轉換和控制的技術。電力電子技術始于20世紀70年代,經過40多年的發展,已成為現代工業社會的配套技術之一。
       電力電子技術離不開電力電子轉換器。電力電子變換器是電力電子電路和轉換功率特性的裝置的總稱。它有四種基本模式:DC-AC逆變模式、AC-AC變頻模式、AC-DC整流模式和DC-DC轉換模式。
       電力電子變換器的種類很多,但一般由不同拓撲結構、不同控制策略的電力半導體器件、電路組成,也被稱為“三要素變換器”。
       電力半導體器件是電力電子技術及其應用器件的基礎,是推動電力電子變流器發展的主要來源。電力半導體器件是現代電力電子轉換器的核心。它們在設備的可靠性、成本和性能方面發揮著重要作用。在過去的40年里,通用晶閘管、門斷晶閘管和絕緣柵雙極晶體管已經成為電力半導體器件的發展平臺。他們通??梢员环Q為“平臺”,因為他們有以下特點:①長生命周期的產品;②滲透性,廣泛應用領域;③推導,可以派生多個家庭相關的新設備。
       電力電子轉換器的功率等級范圍廣,包括小功率范圍,如筆記本電腦、冰箱、洗衣機、空調等;中等功率范圍,如電力驅動、新能源發電等;大功率范圍大,如高壓直流輸電系統。
       電力電子變換器的應用越來越廣泛,對電力半導體器件的性能提出了更高的要求。繼前幾年引入集成柵晶閘管和電子注入增強柵晶體管后,碳化硅和氮化鎵材料的新型電源器件出現了。目前,功率半導體的發展主要是由于功率可承受性與開關頻率之間的矛盾。功率越高,耐壓越高,允許的開關頻率越低。從功率半導體器件的個體化來看,高功率和高頻仍是現階段的兩個重要發展方向。
       功率半導體器件的應用需要考慮高功率電路應用的特性,如絕緣、大電流容量等,在實際應用中,動態“開”和“關”是工作特性,一般不工作在放大狀態。由電力半導體器件組成的電力電子變換器實現了電磁能量轉換,而不是簡單的開/關狀態。它的許多不理想的應用特性在電力電子變流器中起著重要的作用。要充分利用好電力半導體器件,不僅要熟悉電力電子轉換器的拓撲結構,還要充分掌握器件本身的特性。
 

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