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電力半導(dǎo)體器件，又稱電力半導(dǎo)體器件，或電力電子器件，屬于電力電子技術(shù)的范疇?，F(xiàn)代電力電子器件有時包括介電材料和磁性材料制成的電容器和電感器，但這里我們特別指電力半...
電力半導(dǎo)體器件，又稱電力半導(dǎo)體器件，或電力電子器件，屬于電力電子技術(shù)的范疇。現(xiàn)代電力電子器件有時包括介電材料和磁性材料制成的電容器和電感器，但這里我們特別指電力半導(dǎo)體器件。
根據(jù)IEEE的一般定義，電力電子技術(shù)是一種能夠有效利用電力半導(dǎo)體器件，運用電路和設(shè)計理論及分析工具實現(xiàn)電能高效轉(zhuǎn)換和控制的技術(shù)。電力電子技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過40多年的發(fā)展，已成為現(xiàn)代工業(yè)社會的配套技術(shù)之一。
電力電子技術(shù)離不開電力電子轉(zhuǎn)換器。電力電子變換器是電力電子電路和轉(zhuǎn)換功率特性的裝置的總稱。它有四種基本模式:DC-AC逆變模式、AC-AC變頻模式、AC-DC整流模式和DC-DC轉(zhuǎn)換模式。
電力電子變換器的種類很多，但一般由不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、不同控制策略的電力半導(dǎo)體器件、電路組成，也被稱為“三要素變換器”。
電力半導(dǎo)體器件是電力電子技術(shù)及其應(yīng)用器件的基礎(chǔ)，是推動電力電子變流器發(fā)展的主要來源。電力半導(dǎo)體器件是現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)換器的核心。它們在設(shè)備的可靠性、成本和性能方面發(fā)揮著重要作用。在過去的40年里，通用晶閘管、門斷晶閘管和絕緣柵雙極晶體管已經(jīng)成為電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展平臺。他們通?？梢员环Q為“平臺”,因為他們有以下特點:①長生命周期的產(chǎn)品;②滲透性,廣泛應(yīng)用領(lǐng)域;③推導(dǎo),可以派生多個家庭相關(guān)的新設(shè)備。
電力電子轉(zhuǎn)換器的功率等級范圍廣，包括小功率范圍，如筆記本電腦、冰箱、洗衣機、空調(diào)等;中等功率范圍，如電力驅(qū)動、新能源發(fā)電等;大功率范圍大，如高壓直流輸電系統(tǒng)。
電力電子變換器的應(yīng)用越來越廣泛，對電力半導(dǎo)體器件的性能提出了更高的要求。繼前幾年引入集成柵晶閘管和電子注入增強柵晶體管后，碳化硅和氮化鎵材料的新型電源器件出現(xiàn)了。目前，功率半導(dǎo)體的發(fā)展主要是由于功率可承受性與開關(guān)頻率之間的矛盾。功率越高，耐壓越高，允許的開關(guān)頻率越低。從功率半導(dǎo)體器件的個體化來看，高功率和高頻仍是現(xiàn)階段的兩個重要發(fā)展方向。
功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用需要考慮高功率電路應(yīng)用的特性，如絕緣、大電流容量等，在實際應(yīng)用中，動態(tài)“開”和“關(guān)”是工作特性，一般不工作在放大狀態(tài)。由電力半導(dǎo)體器件組成的電力電子變換器實現(xiàn)了電磁能量轉(zhuǎn)換，而不是簡單的開/關(guān)狀態(tài)。它的許多不理想的應(yīng)用特性在電力電子變流器中起著重要的作用。要充分利用好電力半導(dǎo)體器件，不僅要熟悉電力電子轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還要充分掌握器件本身的特性。
