電力電子器件又稱為功率半導體器件,主要用于電力設備的電能變換和控制電路方面大功率的電子器件(通常指電流為數(shù)十至數(shù)千安,電壓為數(shù)百伏以上)。功率器件幾乎用于所有的電子制造業(yè),包括計算機領域的筆記本、PC、服務器、顯示器以及各種外設;網(wǎng)絡通信領域的手機、電話以及其它各種終端和局端設備;消費電子領域的傳統(tǒng)黑白家電和各種數(shù)碼產(chǎn)品;工業(yè)控制類中的工業(yè)PC、各類儀器儀表和各類控制設備等。除了保證這些設備的正常運行以外,功率器件還能起到有效的節(jié)能作用。由于電子產(chǎn)品的需求以及能效要求的不斷提高,中國功率器件市場一直保持較快的發(fā)展速度。國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)顯示,2010年中國功率器件行業(yè)共有規(guī)模以上企業(yè)498家,全行業(yè)實現(xiàn)銷售收入,同比增長,同比增長。從企業(yè)經(jīng)濟類型來看,三資企業(yè)數(shù)量多,其企業(yè)數(shù)量占行業(yè)數(shù)量的。從企業(yè)數(shù)量、銷售收入以及資產(chǎn)規(guī)模來看,江蘇、廣東和浙江等省所占的份額居多。20世紀50年代,電力電子器件主要是汞弧閘流管和大功率電子管。60年代發(fā)展起來的晶閘管,因其工作可靠、壽命長、體積小、開關速度快,而在電力電子電路中得到。因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同。新吳區(qū)應用電子技術創(chuàng)新服務
80年代這類器件的高工作頻率在10千赫以下。雙極型大功率晶體管可以在100千赫頻率下工作,其控制電流容量已達數(shù)百安,阻斷電壓1千多伏,但維持通態(tài)比其他功率可控器件需要更大的基極驅(qū)動電流。由于存在熱激發(fā)二次擊穿現(xiàn)象,限制它的抗浪涌能力。進一步提高其工作頻率仍然受到基區(qū)和集電區(qū)少子儲存效應的影響。70年代中期發(fā)展起來的單極型MOS功率場效應晶體管,由于不受少子儲存效應的限制,能夠在兆赫以上的頻率下工作。這種器件的導通電流具有負溫度特性,不易出現(xiàn)熱激發(fā)二次擊穿現(xiàn)象;需要擴大電流容量時,器件并聯(lián)簡單,且具有較好的線性輸出特性和較小的驅(qū)動功率;在制造工藝上便于大規(guī)模集成。但它的通態(tài)壓降較大,制造時對材料和器件工藝的一致性要求較高。到80年代中、后期電流容量達數(shù)十安,阻斷電壓近千伏。從60年代到70年代初期,以半控型普通晶閘管為的電力電子器件,主要用于相控電路。這些電路十分地用在電解、電鍍、直流電機傳動、發(fā)電機勵磁等整流裝置中,與傳統(tǒng)的汞弧整流裝置相比,不僅體積小、工作可靠,而且取得了十分明顯的節(jié)能效果(一般可節(jié)電10~40%,從中國的實際看,因風機和泵類負載約占全國用電量的1/3,若采用交流電動機調(diào)速傳動。梁溪區(qū)工業(yè)電子技術誠信服務高速發(fā)展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發(fā)展。
現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術已經(jīng)進入現(xiàn)代電力電子時代。大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡虼嗽诹甏推呤甏?,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應用得以很大發(fā)展,當時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮。全國小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產(chǎn)物。逆變器時代七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻調(diào)速因節(jié)能效果而迅速發(fā)展。
模擬集成電路設計主要是通過有經(jīng)驗的設計師進行手動的電路調(diào)試,模擬而得到,與此相對應的數(shù)字集成電路設計大部分是通過使用硬件描述語言在EDA軟件的控制下自動的綜合產(chǎn)生。電子元器件數(shù)字集成電路是將元器件和連線集成于同一半導體芯片上而制成的數(shù)字邏輯電路或系統(tǒng)。根據(jù)數(shù)字集成電路中包含的門電路或元器件數(shù)量,可將數(shù)字集成電路分為小規(guī)模集成(SSI)電路、中規(guī)模集成(MSI)電路、大規(guī)模集成(LSI)電路、超大規(guī)模集成(VLSI)電路和特大規(guī)模集成(ULSI)電路。小規(guī)模集成電路包含的門電路在10個以內(nèi),或元器件數(shù)不超過100個;中規(guī)模集成電路包含的門電路在10-100個之間,或元器件數(shù)在100-1000個之間;大規(guī)模集成電路包含的門電路在100個以上,或元器件數(shù)在10-10個之間;超大規(guī)模集成電路包含的門電路在1萬個以上,或元器件數(shù)在10-10之間;特大規(guī)模集成電路的元器件數(shù)在10-10之間。它包括:基本邏輯門、觸發(fā)器、寄存器、譯碼器、驅(qū)動器、計數(shù)器、整形電路、可編程邏輯器件、微處理器、單片機、DSP等。電子技術是根據(jù)電子學的原理,運用電子元器件設計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學,包括信息電子技術和電力電子技術兩大分支。信息電子技術包括Analog。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
由單個電力電子器件組成的電力電子裝置容量受到限制。所以,在實用中多用幾個電力電子器件串聯(lián)或并聯(lián)形成組件,其耐壓和通流的能力可以成倍地提高,從而可極大地增加電力電子裝置的容量。器件串聯(lián)時,希望各元件能承受同樣的正、反向電壓;并聯(lián)時則希望各元件能分擔同樣的電流。但由于器件的個異性,串、并聯(lián)時,各器件并不能完全均勻地分擔電壓和電流。所以,在電力電子器件串聯(lián)時,要采取均壓措施;在并聯(lián)時,要采取均流措施。電力電子器件工作時,會因功率損耗引起器件發(fā)熱、升溫。器件溫度過高將縮短壽命,甚至燒毀,這是限制電力電子器件電流、電壓容量的主要原因。為此,必須考慮器件的冷卻問題。常用冷卻方式有自冷式、風冷式、液冷式(包括油冷式、水冷式)和蒸發(fā)冷卻式等。電力電子器件正沿著大功率化、高頻化、集成化的方向發(fā)展。80年代晶閘管的電流容量已達6000安,阻斷電壓高達6500伏。但這類器件工作頻率較低。提高其工作頻率,取決于器件關斷期間如何加快基區(qū)少數(shù)載流子(簡稱少子)的復合速度和經(jīng)門極抽取更多的載流子。降低少子壽命雖能有效地縮短關斷電流的過程,卻導致器件導通期正向壓降的增加。因此必須兼顧轉(zhuǎn)換速度和器件通態(tài)功率損耗的要求。電子技術研究的是電子器件及其電子器件構成的電路的應用。湖州現(xiàn)代電子技術應用
電子技術是十九世紀末到二十世紀初開始發(fā)展起來的新興技術,二十世紀發(fā)展迅速。新吳區(qū)應用電子技術創(chuàng)新服務
由于材料技術、器件技術和電路設計等綜合技術的進步,在20世紀60年代研制成功了代集成電路。在半導體發(fā)展史上。集成電路的出現(xiàn)具有劃時代的意義:它的誕生和發(fā)展推動了銅芯技術和計算機的進步,使科學研究的各個領域以及工業(yè)社會的結構發(fā)生了歷史性變革。憑借優(yōu)越的科學技術所發(fā)明的集成電路使研究者有了更先進的工具,進而產(chǎn)生了許多更為先進的技術。這些先進的技術有進一步促使更高性能、更廉價的集成電路的出現(xiàn)。對電子器件來說,體積越小,集成度越高;響應時間越短,計算處理的速度就越快;傳送頻率就越高,傳送的信息量就越大。半導體工業(yè)和半導體技術被稱為現(xiàn)代工業(yè)的基礎,同時也已經(jīng)發(fā)展稱為一個相對的高科技產(chǎn)業(yè)。集成電路是一種采用特殊工藝,將晶體管、電阻、電容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件,英文縮寫為IC,也俗稱芯片。模擬集成電路是指由電容、電阻、晶體管等元件集成在一起用來處理模擬信號的模擬集成電路。有許多的模擬集成電路,如集成運算放大器、比較器、對數(shù)和指數(shù)放大器、模擬乘(除)法器、鎖相環(huán)、電源管理芯片等。模擬集成電路的主要構成電路有:放大器、濾波器、反饋電路、基準源電路、開關電容電路等。新吳區(qū)應用電子技術創(chuàng)新服務
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