焦作可控硅模块价格-可控硅模块厂家-可控硅等电力电子元器件的发展
(2010-8-30)        电力电子元器件在生活中已经很常见了。在各行各业中，都需要用到电力电子器件。本文就详细为大家介绍一下电力电子元器件的起源。电力电子器件的分类。可控硅作为电力电子技术发展的产物，从70年代开始，已经在电力电子行业发挥了巨大的作用。

　一、引言

　　电力电子器件用于电能变换和电能控制电路中的大功率(通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)电子器件，又称功率电子器件。20世纪50年代的电力电子器件主要是汞弧闸流管和大功率电子管。60年代发展起来的可控硅由于工作可靠、寿命长、体积小、开关速度快，在电力电子电路中得到广泛应用。到70年代初期，可控硅已逐步取代汞弧闸流管。

　　电力电子技术的发展，不仅要求提高电力电子器件的控制功率容量和工作频率，而且要求降低器件的功率损耗，缩小器件及其控制电路的体积。半导体技术的新成就，为此提供了必要的物质基础。80年代，普通可控硅已能开关数千安的电流和承受数千伏的正、反向工作电压。在此基础上又开发了双向可控硅、光控可控硅、门极可关断可控硅、逆导可控硅等一系列派生器件。与此同时还开拓了单极型MOS功率场效应可控硅，双极型功率晶体管、静电感应可控硅、功能组合模块和功率集成电路等崭新的电力电子器件。

　　二、电力电子器件分类

　　电力电子器件通常可分为三大类：

　　①功率二极管，包括功率整流二极管、肖特基二极管、齐纳稳压管和二极管组件。

　　②功率三极管，包括功率达林顿晶体管、MOS功率场效应晶体管、隔离栅晶体管、功率静电感应晶体管。

　　③可控硅系列，主要是可控硅及其派生器件，有普通可控硅、双向可控硅、逆导可控硅、不对称晶闸管、门极辅助关断可控硅、光控可控硅、可关断可控硅、静电感应可控硅。当然，还可以作其他的分类，但这是一种简要的分类方法。

　　三、电力电子器件工作特性

　　各种电力电子器件均具有导通和阻断二种工作特性。功率二极管是二端器件(指阴极和阳极二端)，其器件电流由伏安特性决定，除了改变加在二端间的电压外，无法控制其阳极电流，故称不可控器件。普通可控硅是三端器件，其门极信号能控制元件的导通，但不能控制其关断，称半控型器件。可关断晶闸管、功率晶体管等器件，其门极信号既能控制器件的导通，又能控制其关断，称全控型器件。半控型和全控型电力电子器件控制灵活，电路简单，开关速度快，广泛应用于整流、逆变、斩波电路中，是电动机调速、发电机励磁、感应加热、电镀、电解、直流输电等电力电子装置中的核心部件。

　　四、电力电子器件发展 

　　电力电子器件正沿着大功率化、高频化、集成化的方向发展。80年代可控硅的电流容量已达6000安，阻断电压高达6500伏。但这类器件工作频率较低。提高其工作频率，取决于器件关断期间如何加快基区少数载流子(简称少子)的复合速度和经门极抽取更多的载流子。降低少子寿命虽能有效地缩短关断电流的过程，却导致器件导通期正向压降的增加。因此必须兼顾转换速度和器件通态功率损耗的要求。80年代这类器件的工作频率在 10千赫以下。双极型大功率晶体管可以在100千赫频率下工作，其控制电流容量已达数百安，阻断电压1千多伏，但维持通态比其他功率可控器件需要更大的基极驱动电流。由于存在热激发二次击穿现象，限制它的抗浪涌能力。进一步提高其工作频率仍然受到基区和集电区少子储存效应的影响。70年代中期发展起来的电力电子器件单极型MOS功率场效应晶体管，由于不受少子储存效应的限制，能够在兆赫以上的频率下工作。这种器件的导通电流具有负温度特性，不易出现热激发二次击穿现象;需要扩大电流容量时，器件并联简单，且具有较好的线性输出特性和较小的驱动功率;在制造工艺上便于大规模集成。但它的通态压降较大，制造时对材料和器件工艺的一致性要求较高。到80年代中、后期电流容量仅达数十安，阻断电压近千伏。

　　件及其控制电路集合在一起。其制造工艺既概括了代功率电子器件向大电流、高电压发展过程中所积累起来的各种经验，又综合了大规模集成电路的工艺特点。这种器件由于很大程度地缩小了器件及其控制电路的体积，因而能够有效地减少当器件处于高频工作状态时寄生参数的影响，这对提高电路工作频率和抑制外界干扰十分重要。

　　从60年代到70年代初期，以半控型普通可控硅为代表的电力电子器件，主要用于相控电路。这些电路十分广泛地用在电解、电镀、直流电机传动、发电机励磁等整流装置中，与传统的汞弧整流装置相比，不仅体积小、工作可靠，而且取得了十分明显的节能效果(一般可节电10～40%，从中国的实际看，因风机和泵类负载约占全国用电量的1/3，若采用交流电动机调速传动，可平均节电20%以上，每年可节电400亿千瓦时)，因此电力电子技术的发展也越来越受到人们的重视。70年代中期出现的全控型可关断可控硅和功率晶体管，开关速度快，控制简单，逆导可关断晶闸管更兼容了可关断可控硅和快速整流二极管的功能。它们把电力电子技术的应用推进到了以逆变、斩波为中心内容的新领域。这些器件已普遍应用于变频调速、开关电源、静止变频等电力电子装置中。

　　80年代初期出现的 MOS功率场效应晶体管和功率集成电路的工作频率达到兆赫级。集成电路的技术促进了器件的小型化和功能化。这些新成就为发展高频电力电子技术提供了条件，推动电力电子装置朝着智能化、高频化的方向发展。