1906年美國人德福雷斯特發(fā)明真空三極管,用來放大電話的聲音電流。此后,人們強烈地期待著能夠誕生一種固體器件,用來作為質(zhì)量輕、價廉和壽命長的放大器和電子開關(guān)。1947年,點接觸型鍺晶體管的誕生,在電子器件的發(fā)展史上翻開了新的一頁。但是,這種點接觸型晶體管在構(gòu)造上存在著接觸點不穩(wěn)定的致命弱點。在點接觸型晶體管開發(fā)成功的同時,結(jié)型晶體管論就已經(jīng)提出,但是直至人們能夠制備超高純度的單晶以及能夠任意控制晶體的導(dǎo)電類型以后,結(jié)型晶體管材真正得以出現(xiàn)。1950年,具有使用價值的早的鍺合金型晶體管誕生。1954年,結(jié)型硅晶體管誕生。此后,人們提出了場效應(yīng)晶體管的構(gòu)想。隨著無缺陷結(jié)晶和缺陷控制等材料技術(shù)、晶體外誕生長技術(shù)和擴散摻雜技術(shù)、耐壓氧化膜的制備技術(shù)、腐蝕和光刻技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,各種性能優(yōu)良的電子器件相繼出現(xiàn),電子元器件逐步從真空管時代進入晶體管時代和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路時代。逐步形成作為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的半導(dǎo)體工業(yè)。由于社會發(fā)展的需要,電子裝置變的越來越復(fù)雜,這就要求了電子裝置必須具有可靠性、速度快、消耗功率小以及質(zhì)量輕、小型化、成本低等特點。自20世紀(jì)50年代提出集成電路的設(shè)想后。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。舟山未來電子技術(shù)誠信服務(wù)
普通晶閘管的開關(guān)電流已達數(shù)千安,能承受的正、反向工作電壓達數(shù)千伏。在此基礎(chǔ)上,為適應(yīng)電力電子技術(shù)發(fā)展的需要,又開發(fā)出門極可關(guān)斷晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管等一系列派生器件,以及單極型MOS功率場效應(yīng)晶體管、雙極型功率晶體管、靜電感應(yīng)晶閘管、功能組合模塊和功率集成電路等新型電力電子器件。各種電力電子器件均具有導(dǎo)通和阻斷兩種工作特性。功率二極管是二端(陰極和陽極)器件,其器件電流由伏安特性決定,除了改變加在二端間的電壓外,無法控制其陽極電流,故稱不可控器件。普通晶閘管是三端器件,其門極信號能控制元件的導(dǎo)通,但不能控制其關(guān)斷,稱半控型器件。可關(guān)斷晶閘管、功率晶體管等器件,其門極信號既能件的導(dǎo)通,又能控制其關(guān)斷,稱全控型器件。后兩類器件控制靈活,電路簡單,開關(guān)速度53c3db0-ae2b-4474-a84d-2a于整流、逆變、斬波電路中,是電動機調(diào)速、發(fā)電機勵磁、感應(yīng)加熱、電鍍、電解電源、直接輸電等電力電子裝置中的部件。這些器件構(gòu)成裝置不僅體積小、工作可靠,而且節(jié)能效果十分明顯(一般可節(jié)電10%~40%)。單個電力電子器件能承受的正、反向電壓是一定的,能通過的電流大小也是一定的。錫山區(qū)通訊電子技術(shù)基礎(chǔ)因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同。
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(dān)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(dān)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(fēng)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(guān)斷期間如何加快基區(qū)少數(shù)載流子(簡稱少子)的復(fù)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(guān)斷電流的過程,卻導(dǎo)致器件導(dǎo)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。
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(yīng)的影響。70年代中期發(fā)展起來的單極型MOS功率場效應(yīng)晶體管,由于不受少子儲存效應(yīng)的限制,能夠在兆赫以上的頻率下工作。這種器件的導(dǎo)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(fēng)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。電子技術(shù)是根據(jù)電子學(xué)的原理,運用電子元器件設(shè)計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學(xué)。
可平均節(jié)電20%以上,每年可節(jié)電400億千瓦時),因此電力電子技術(shù)的發(fā)展也越來越受到人們的重視。70年代中期出現(xiàn)的全控型可關(guān)斷晶閘管和功率晶體管,開關(guān)速度快,控制簡單,逆導(dǎo)可關(guān)斷晶閘管更兼容了可關(guān)斷晶閘管和快速整流二極管的功能。它們把電力電子技術(shù)的應(yīng)用推進到了以逆變、斬波為中心內(nèi)容的新領(lǐng)域。這些器件已普遍應(yīng)用于變頻調(diào)速、開關(guān)電源、靜止變頻等電力電子裝置中。80年代初期出現(xiàn)的MOS功率場效應(yīng)晶體管和功率集成電路的工作頻率達到兆赫級。集成電路的技術(shù)促進了器件的小型化和功能化。這些新成就為發(fā)展高頻電力電子技術(shù)提供了條件,推動電力電子裝置朝著智能化、高頻化的方向發(fā)展。80年代發(fā)展起來的靜電感應(yīng)晶閘管、隔離柵晶體管,以及各種組合器件,綜合了晶閘管、MOS功率場效應(yīng)晶體管和功率晶體管各自的優(yōu)點,在性能上又有新的發(fā)展。例如隔離柵晶體管,既具有MOS功率場效應(yīng)晶體管的柵控特性,又具有雙極型功率晶體管的電流傳導(dǎo)性能,它容許的電流密度比雙極型功率晶體管高幾倍。靜電感應(yīng)晶閘管保存了晶閘管導(dǎo)通壓降低的優(yōu)點,結(jié)構(gòu)上避免了一般晶閘管在門極觸發(fā)時必須在門極周圍先導(dǎo)通然后逐步橫向擴展的過程,所以比一般晶閘管有更高的開關(guān)速度。電子技術(shù)是對電子信號進行處理的技術(shù),處理的方式主要有:信號的發(fā)生、放大、濾波、轉(zhuǎn)換。溫州汽車電子技術(shù)信息推薦
電子技術(shù)是十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)初開始發(fā)展起來的新興技術(shù),二十世紀(jì)發(fā)展迅速。舟山未來電子技術(shù)誠信服務(wù)
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)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(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)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(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)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(lǐng)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?,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展,當(dāng)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(dǎo)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。舟山未來電子技術(shù)誠信服務(wù)
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