電力電子器件及其應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展

摘 要：21世紀(jì)以來，伴隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷進步，電力電子器件開始得到越來越廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)滲透到社會各個領(lǐng)域和行業(yè)，如交通運輸、航空航天、輪船制造以及國防武器裝備制造等，這表明我國電力電子技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得重要成效，為我國高端制造領(lǐng)域以及相關(guān)工業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動作用。然而，電力電子技術(shù)在應(yīng)用的過程中仍然存在一些問題和不足，主要體現(xiàn)在對電力電子器件的使用上。對此，本文對電力電子器件的發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問題以及發(fā)展前景進行了分析探討。

關(guān)鍵詞：電力電子器件；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展前景

一、 前言

近年來，隨著經(jīng)濟與科技的不斷進步，電力電子技術(shù)的發(fā)展也在不斷深入，電力電子器件被廣泛運用于社會各個領(lǐng)域，特別是在一些高精尖領(lǐng)域，如航空航天、國防武器制造等領(lǐng)域。電力電子器件技術(shù)含量較高，能夠有效保證生產(chǎn)制造產(chǎn)品的質(zhì)量，為各個領(lǐng)域的生產(chǎn)制造提供技術(shù)支持，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)、國防和科技的重要支撐。

二、 電力電子器件的發(fā)展現(xiàn)狀

所謂的電力電子技術(shù)，主要是指運用相關(guān)電力電子器件來變換和控制和電能，它能夠?qū)﹄娔苓M行一系列的處理和轉(zhuǎn)換，對整個電力領(lǐng)域的發(fā)展具有極大的促進作用。現(xiàn)如今，電力電子器件已經(jīng)在各種技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域得到廣泛運用，極大地提高了生產(chǎn)效率，帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

20世紀(jì)60年代，最為常見的電力電子器件就是晶閘管，與傳統(tǒng)的水銀整流器相比，它的功率較大、體積較小，能夠?qū)﹄娏鬟M行變流處理。但是這種晶閘管也存在許多問題，如工作頻率較低且不能夠斷開等缺點。在這一問題的基礎(chǔ)上，可關(guān)斷的晶閘管應(yīng)運而生，并且得到了較為廣泛的運用，但即使解決了可關(guān)斷的問題，其應(yīng)用價值仍然不高，而且其能源消耗量也相對較大。因此，技術(shù)人員又研發(fā)出一種絕緣柵雙極晶閘管，這與之前兩種晶閘管相比，在各個方面都有了較大的提升。除此之外，研發(fā)人員還將絕緣柵雙極晶閘管與電力電子模塊相結(jié)合，研發(fā)出了智能功率模塊，這種功率器件具有更強的感應(yīng)功能、更大的電壓和電流，能夠大大降低電能消耗量。

三、 電力電子器件存在的問題

（一） 缺乏一定的創(chuàng)新度

社會經(jīng)濟的快速發(fā)展大大提升了人們的生活水平和質(zhì)量，引起了人們對于電子產(chǎn)品的巨大熱情。隨著科技的不斷進步，一些電子產(chǎn)品的功能以及技術(shù)已經(jīng)無法滿足人們的生產(chǎn)生活需要。出現(xiàn)這個問題的原因，主要在于這些電子產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新度相對不足，從而造成電子產(chǎn)品的智能化水平不高。對此，相關(guān)電子企業(yè)應(yīng)該加大市場調(diào)研力度，提高產(chǎn)品的創(chuàng)新度和研發(fā)水平，從而增加其技術(shù)含量。

（二） 原材料尋找難度較大

電力電子技術(shù)在發(fā)展的過程中，會由于無法找到合適的原材料而導(dǎo)致發(fā)展速度較為緩慢，這主要是因為電力電子器件屬于一種新型的高科技設(shè)備，所用的材料有很高的技術(shù)要求。具體來說，在選擇原材料上，首先需要對原材料進行一系列的試驗，在確定了原材料的屬性和性能之后才可投入使用。其次，在確定了原材料之后還需要對其進行一段時間的試用，確保其在之后的使用過程中不出現(xiàn)其他問題，這些工作都需要大量的人力、物力和財力，因此難度較大，對電力電子技術(shù)的發(fā)展具有一定的限制。

（三） 缺乏一定的研發(fā)力度

目前，我國對于電力電子器件的研發(fā)力度仍然存在很大的不足。具體原因主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）由于電力電子器件具有較長的研發(fā)周期，且投入的資金較大，見效較慢，因此，一些企業(yè)將大部分的資金和人才轉(zhuǎn)移到了其他產(chǎn)業(yè)，從而導(dǎo)致電力電子器件研發(fā)力度較低；2）國內(nèi)大部分企業(yè)所需的核心技術(shù)產(chǎn)品過多依賴進口技術(shù)，因此忽略了對電力電子器件的研發(fā)；3）目前，我國缺乏高端電力電子器件所需要的生產(chǎn)環(huán)境以及技術(shù)人才，因此電力電子器件的研發(fā)進程相對緩慢。

四、 電力電子器件的發(fā)展前景

（一） 對碳化硅材料的應(yīng)用

碳化硅是一種寬帶半導(dǎo)體材料，創(chuàng)新度較高。這種材料本身就帶有電能，且具有較為穩(wěn)定的物理性能，屬于材質(zhì)較好的電力電子器件原材料。與以往傳統(tǒng)的原材料相比，碳化硅能夠更好地耐溫、耐壓。因此，若是使用這種原材料來制作電力電子器件，則會大大提高電力電子器件的質(zhì)量和工作效率。但是，由于碳化硅的造價十分昂貴，產(chǎn)量較低，因此，目前沒有得到廣泛的運用。對此，相關(guān)研發(fā)人員應(yīng)該對碳化硅材料進行進一步的開發(fā)和創(chuàng)新，解決當(dāng)前所存在的問題，使其能夠更好地促進電力電子技術(shù)的發(fā)展。

（二） 對氮化鎵材料的運用

氮化鎵是一種較為常見的電力電子器件原材料，但是若要用這種材料作為電力電子器件原材料，則必須在制作的過程中添加一些輔助的生產(chǎn)底料，如碳化硅的晶片或藍寶石材料，這樣一來，就大大限制了氮化鎵的應(yīng)用范圍。近年來，由于氮化鎵開始廣泛地應(yīng)用于LED照明裝置中，使得氮化鎵的異質(zhì)結(jié)外延技術(shù)得到了深度發(fā)展。此外，氮化鎵由于具有較強的實用效果，再加之其物理和化學(xué)性能較穩(wěn)定，因此，應(yīng)用領(lǐng)域不斷增多。但是，這種材料的耐溫性能較差，因此，在未來還需對其性能進行進一步的研發(fā)和改善。

（三） 在太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用

目前，對電力電子器件運用較為廣泛的領(lǐng)域就是太陽能光伏發(fā)電。電力電子器件將太陽能電池組件作為其運行的載體，將逆變器以及控制器作為關(guān)鍵元件，以此將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。由于光伏發(fā)電所需要的設(shè)備較為簡單且發(fā)展前景良好，因此電力電子器件在該領(lǐng)域內(nèi)具有較大的發(fā)展空間。

五、 結(jié)語

電力電子器件的好壞對于電力電子技術(shù)的發(fā)展起著決定性作用，因此必須要加大對其的研發(fā)和創(chuàng)新力度，提高其技術(shù)含量，這樣才能有效推動我國電力電子技術(shù)的進一步發(fā)展，進而提高人們的生活質(zhì)量和水平，提升我國在電子器件領(lǐng)域的科技實力和研發(fā)水平。

參考文獻：

[1]張嵐，程威.淺談電力電子器件的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展[J].科技風(fēng)，2017（16）：224.

[2]鄭和斌.試論電力電子器件及其應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].數(shù)字通信世界，2017（07）：132.

[3]魏勁夫.探究電力電子器件及其應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].電子測試，2017（07）：114-115.

[4]雷菊芬.電力電子器件及其應(yīng)用的問題和發(fā)展[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2016，6（19）：31-32.

[5]錢照明.電力電子器件及其應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].變頻器世界，2014（07）：24-27.

作者簡介：

馬躍，遼寧省沈陽市，沈陽東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司。