收藏  |   举报 2015-11-27 14:54   关注:596   回答:0

为什么电力电子与功率半导体器件密不可分?

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  答:

  在回答以前先介绍一下半导体,特别是功率半导体的发展。

  人们一个多世纪前就知道两种不同金属接触就会有许多新奇的现象。自然界有一种天然的矿石,用金属丝接触就会有单向导电的现象,人们用这种效应进行检波发明了矿石收音机。这就是最早认识到的“半导体现象”。真正对半导体的认识是在本世纪二十年代用量子力学较好地解释了固体中的电子行为以后,才逐渐深化的。肖克来于1950年第一次提出了电流增益大于1的PNPN结构的晶体管。1956年Moll等人发表了介绍两端硅PNPN晶体管文章,第二年就出现了三端PNPN器件,当时称作为可控硅整流元件(SCR),1958年第一次出现晶闸管的名称。晶闸管实质上是两个晶体管的组合件。

  上世纪五十年代末六十年代初,由于应用领域的扩展和区分。半导体器件开始分为两大类。一类是发展集成电路,把成千上万的微型半导体器件及电子器件制造在一片微小的硅片上,集成规模越来越大。一类是大电流、高电压、以晶闸管为主体的功率半导体器件。前者越做越小,后者越做越大。虽同是半导体器件,但两者的设计侧重面不一样,采用的设计理论也不一样,当然制造工艺区别很大。前者形成了微电子学,后者则渗透到电气应用的各个部门,形成一门专门为电力技术服务的学科——电力电子学。由此看来电力电子学的形成与功率半导体器件发展密不可分的。

  看来两类半导体器件研究和发展的历程互不相干。在我国历史上,由于人为地把它们归到两个管理部门管辖,更加深了它们之间的隔阂。

  上世纪末出现的功率半导体器件IGBT把这“隔阂”打破了!因为它的芯片中既有微电子集成电路的理论和工艺又有功率半导体器件的理论和工艺,是两者的精彩结合。电力电子学向前发展了一步。

  如今电力电子学的含意又有进一步的发展和完善。即把电力电子学作为介于电气工程三大主要领域——电力、电子、控制之间的边缘科学。这样,进一步打破了电力和电子两个专业间的界限。具体讲,电力电子学就是系统及控制、功率半导体器件、电力电路及元件的系统的、有机的结合。

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