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為什么電力電子與功率半導(dǎo)體器件密不可分?

發(fā)布時間:2015/11/18    訪問人數(shù):785次

  答:

  在回答以前先介紹一下半導(dǎo)體,特別是功率半導(dǎo)體的發(fā)展。

  人們一個多世紀(jì)前就知道兩種不同金屬接觸就會有許多新奇的現(xiàn)象。自然界有一種天然的礦石,用金屬絲接觸就會有單向?qū)щ姷默F(xiàn)象,人們用這種效應(yīng)進(jìn)行檢波發(fā)明了礦石收音機(jī)。這就是最早認(rèn)識到的“半導(dǎo)體現(xiàn)象”。真正對半導(dǎo)體的認(rèn)識是在本世紀(jì)二十年代用量子力學(xué)較好地解釋了固體中的電子行為以后,才逐漸深化的。肖克來于1950年第一次提出了電流增益大于1的PNPN結(jié)構(gòu)的晶體管。1956年Moll等人發(fā)表了介紹兩端硅PNPN晶體管文章,第二年就出現(xiàn)了三端PNPN器件,當(dāng)時稱作為可控硅整流元件(SCR),1958年第一次出現(xiàn)晶閘管的名稱。晶閘管實(shí)質(zhì)上是兩個晶體管的組合件。

  上世紀(jì)五十年代末六十年代初,由于應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展和區(qū)分。半導(dǎo)體器件開始分為兩大類。一類是發(fā)展集成電路,把成千上萬的微型半導(dǎo)體器件及電子器件制造在一片微小的硅片上,集成規(guī)模越來越大。一類是大電流、高電壓、以晶閘管為主體的功率半導(dǎo)體器件。前者越做越小,后者越做越大。雖同是半導(dǎo)體器件,但兩者的設(shè)計(jì)側(cè)重面不一樣,采用的設(shè)計(jì)理論也不一樣,當(dāng)然制造工藝區(qū)別很大。前者形成了微電子學(xué),后者則滲透到電氣應(yīng)用的各個部門,形成一門專門為電力技術(shù)服務(wù)的學(xué)科——電力電子學(xué)。由此看來電力電子學(xué)的形成與功率半導(dǎo)體器件發(fā)展密不可分的。

  看來兩類半導(dǎo)體器件研究和發(fā)展的歷程互不相干。在我國歷史上,由于人為地把它們歸到兩個管理部門管轄,更加深了它們之間的隔閡。

  上世紀(jì)末出現(xiàn)的功率半導(dǎo)體器件IGBT把這“隔閡”打破了!因?yàn)樗男酒屑扔形㈦娮蛹呻娐返睦碚摵凸に囉钟泄β拾雽?dǎo)體器件的理論和工藝,是兩者的精彩結(jié)合。電力電子學(xué)向前發(fā)展了一步。

  如今電力電子學(xué)的含意又有進(jìn)一步的發(fā)展和完善。即把電力電子學(xué)作為介于電氣工程三大主要領(lǐng)域——電力、電子、控制之間的邊緣科學(xué)。這樣,進(jìn)一步打破了電力和電子兩個專業(yè)間的界限。具體講,電力電子學(xué)就是系統(tǒng)及控制、功率半導(dǎo)體器件、電力電路及元件的系統(tǒng)的、有機(jī)的結(jié)合。

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