电力电子器件及其应用的现状和发展

摘 要：21世纪以来，伴随着我国社会经济的快速发展以及科学技术的不断进步，电力电子器件开始得到越来越广泛的应用，已经渗透到社会各个领域和行业，如交通运输、航空航天、轮船制造以及国防武器装备制造等，这表明我国电力电子技术的发展已经取得重要成效，为我国高端制造领域以及相关工业的发展起到了极大的推动作用。然而，电力电子技术在应用的过程中仍然存在一些问题和不足，主要体现在对电力电子器件的使用上。对此，本文对电力电子器件的发展现状、存在的问题以及发展前景进行了分析探讨。

关键词：电力电子器件；发展现状；发展前景

一、 前言

近年来，随着经济与科技的不断进步，电力电子技术的发展也在不断深入，电力电子器件被广泛运用于社会各个领域，特别是在一些高精尖领域，如航空航天、国防武器制造等领域。电力电子器件技术含量较高，能够有效保证生产制造产品的质量，为各个领域的生产制造提供技术支持，已经成为现代工业、国防和科技的重要支撑。

二、 电力电子器件的发展现状

所谓的电力电子技术，主要是指运用相关电力电子器件来变换和控制和电能，它能够对电能进行一系列的处理和转换，对整个电力领域的发展具有极大的促进作用。现如今，电力电子器件已经在各种技术设备领域得到广泛运用，极大地提高了生产效率，带来了巨大的经济效益和社会效益。

20世纪60年代，最为常见的电力电子器件就是晶闸管，与传统的水银整流器相比，它的功率较大、体积较小，能够对电流进行变流处理。但是这种晶闸管也存在许多问题，如工作频率较低且不能够断开等缺点。在这一问题的基础上，可关断的晶闸管应运而生，并且得到了较为广泛的运用，但即使解决了可关断的问题，其应用价值仍然不高，而且其能源消耗量也相对较大。因此，技术人员又研发出一种绝缘栅双极晶闸管，这与之前两种晶闸管相比，在各个方面都有了较大的提升。除此之外，研发人员还将绝缘栅双极晶闸管与电力电子模块相结合，研发出了智能功率模块，这种功率器件具有更强的感应功能、更大的电压和电流，能够大大降低电能消耗量。

三、 电力电子器件存在的问题

（一） 缺乏一定的创新度

社会经济的快速发展大大提升了人们的生活水平和质量，引起了人们对于电子产品的巨大热情。随着科技的不断进步，一些电子产品的功能以及技术已经无法满足人们的生产生活需要。出现这个问题的原因，主要在于这些电子产品的技术创新度相对不足，从而造成电子产品的智能化水平不高。对此，相关电子企业应该加大市场调研力度，提高产品的创新度和研发水平，从而增加其技术含量。

（二） 原材料寻找难度较大

电力电子技术在发展的过程中，会由于无法找到合适的原材料而导致发展速度较为缓慢，这主要是因为电力电子器件属于一种新型的高科技设备，所用的材料有很高的技术要求。具体来说，在选择原材料上，首先需要对原材料进行一系列的试验，在确定了原材料的属性和性能之后才可投入使用。其次，在确定了原材料之后还需要对其进行一段时间的试用，确保其在之后的使用过程中不出现其他问题，这些工作都需要大量的人力、物力和财力，因此难度较大，对电力电子技术的发展具有一定的限制。

（三） 缺乏一定的研发力度

目前，我国对于电力电子器件的研发力度仍然存在很大的不足。具体原因主要体现在以下几个方面：1）由于电力电子器件具有较长的研发周期，且投入的资金较大，见效较慢，因此，一些企业将大部分的资金和人才转移到了其他产业，从而导致电力电子器件研发力度较低；2）国内大部分企业所需的核心技术产品过多依赖进口技术，因此忽略了对电力电子器件的研发；3）目前，我国缺乏高端电力电子器件所需要的生产环境以及技术人才，因此电力电子器件的研发进程相对缓慢。

四、 电力电子器件的发展前景

（一） 对碳化硅材料的应用

碳化硅是一种宽带半导体材料，创新度较高。这种材料本身就带有电能，且具有较为稳定的物理性能，属于材质较好的电力电子器件原材料。与以往传统的原材料相比，碳化硅能够更好地耐温、耐压。因此，若是使用这种原材料来制作电力电子器件，则会大大提高电力电子器件的质量和工作效率。但是，由于碳化硅的造价十分昂贵，产量较低，因此，目前没有得到广泛的运用。对此，相关研发人员应该对碳化硅材料进行进一步的开发和创新，解决当前所存在的问题，使其能够更好地促进电力电子技术的发展。

（二） 对氮化镓材料的运用

氮化镓是一种较为常见的电力电子器件原材料，但是若要用这种材料作为电力电子器件原材料，则必须在制作的过程中添加一些辅助的生产底料，如碳化硅的晶片或藍宝石材料，这样一来，就大大限制了氮化镓的应用范围。近年来，由于氮化镓开始广泛地应用于LED照明装置中，使得氮化镓的异质结外延技术得到了深度发展。此外，氮化镓由于具有较强的实用效果，再加之其物理和化学性能较稳定，因此，应用领域不断增多。但是，这种材料的耐温性能较差，因此，在未来还需对其性能进行进一步的研发和改善。

（三） 在太阳能光伏发电领域的应用

目前，对电力电子器件运用较为广泛的领域就是太阳能光伏发电。电力电子器件将太阳能电池组件作为其运行的载体，将逆变器以及控制器作为关键元件，以此将太阳能转化为电能。由于光伏发电所需要的设备较为简单且发展前景良好，因此电力电子器件在该领域内具有较大的发展空间。

五、 结语

电力电子器件的好坏对于电力电子技术的发展起着决定性作用，因此必须要加大对其的研发和创新力度，提高其技术含量，这样才能有效推动我国电力电子技术的进一步发展，进而提高人们的生活质量和水平，提升我国在电子器件领域的科技实力和研发水平。

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作者简介：

马跃，辽宁省沈阳市，沈阳东软医疗系统有限公司。