電力電子器件的案例
智芯研報 | GaN電力電子器件的現在與未來
GaN電力電子器件具有更高的功率密度，采用GaN的充電器體積小（僅為原來的1/4）、重量輕、轉換效率高、發熱低、安全性強，較普通充電器有顯著優勢。根據內部電路架構的不同，約使用1-2顆的GaN電力電子器件，平均轉換效率約能達到90%左右。
Navitas GaN 單管應用舉例
GaN電力電子器件目前雖然被大眾熟知的基本只有快充領域，但實際上其早就在工業電源領域有了一定的應用，但之前由于成本偏高，在消費領域沒有太多推廣。隨著GaN-on-Si電力電子器件成本的下降，下游應用廠家及配套企業開始積極布局GaN快充市場。但隨著近兩年來國內外產線產能的不斷擴大，制造技術的逐漸成熟，GaN電力電子器件的成本已經達到了廠商采購的甜蜜點。從IDM廠商給出的生產成本來看，目前GaN電力電子器件成本已經接近Si。
據Gartner數據，全球智能設備年均新增出貨量超 20 億臺，隨著GaN在該市場的滲透提速，未來幾年消費類電源快充市場將成為GaN電力電子最大的推動力。
不僅僅是手機快充，GaN未來幾乎可以應用于所有的消費類電源模塊市場，如白家電、3c產品，可以想象到未來市場有多么巨大。
目前，國際已經有電腦廠家在新推出的新品電腦中，標配了內置GaN功率芯片電腦電源適配器；國內已經有手機廠家在量產內置GaN功率芯片的產品；據了解，OLED為了追求更輕薄的尺寸，也有廠商在考慮采用GaN電力電子器件。
展開 電力電子器件可靠性之熱設計交流會
尊敬的女士/先生：
電子技術日新月異的發展對船舶、航空、航天、通信、汽車、軍工等各行業都產生了極其深遠的影響。在電子系統設計中我們需特別關注其可靠性，而在影響電子產品可靠性的幾個關鍵問題中，散熱問題最為核心。基于此，為幫助高校及國內科研單位提升電子產品熱設計水平，海基科技將聯合Mentor Graphics公司共同舉辦“電力電子器件可靠性之熱設計交流會”，本次活動于2016年5月27日在北京開幕，誠邀您參加。
本次活動中，您將有機會與多位散熱專家共同探討熱仿真、熱測試相關話題；了解半導體器件的熱瞬態測試方法、半導體器件的功率循環及壽命預測、電子器件進行計算模型的校準等相關技術；并有機會親自參觀體驗先進的半導體器件熱特性測試儀器T3Ster。
報名請點擊：https://jinshuju.net/f/FqmKbghttps://jinshuju.net/f/FqmKbg
專家介紹
Andras Vass-Varnai：布達佩斯技術與經濟大學電氣工程專業博士，2007年加入MicRed團隊，擔任歐盟資助的 NANOPACK 項目技術主管，開發出DynTIM產品。在工業級功率循環測試系統PWT1500A（Power Tester 1500A）的設計和推廣中有深刻研究。2015年榮升為高級產品經理負責熱測試的相關研究。他的主要研究領域包括電子設備的熱管理、熱瞬態測試的高級應用、TIM材料的屬性、高功率半導體器件的可靠性研究，在國際上發表相關文章30多篇。
許欽淳：博士，Mentor Graphics MAD（機械分析部）高級應用工程師，工作地點臺灣。2008年獲得臺灣淡江大學機械專業博士學位。研究方向為熱管理，擅長電子冷卻、熱管、兩相流和流體機械。在T3Ster熱瞬態測試設備和熱管理方面，擁有多年研究經驗。
展開 國聯萬眾碳化硅（SiC）電力電子器件產品手冊
公司定位為第三代半導體材料及應用聯合創新基地的建設、運營管理、服務；集成電路、半導體分立器件、光電子器件、通信系統設備、通信終端設備、電力電子元器件制造、銷售；研發創新、科技服務平臺搭建；科技成果轉化、產業孵化、產業基金、產業投資。公司致力于推動第三代半導體產業鏈和創新鏈構建，促進產學研用合作以及跨界應用的開放協同創新，推動產業生態體系的建設。
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張利民 13001895445
姬鵬飛 18603230385
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電力半導體元器件簡介（雙極型、單極型、混合型）
電力半導體元器件大多是以開關方式工作為主，對電能進行控制和轉換的電力電子器件。如可關斷晶閘管（英文縮寫：GTO）、電力晶體管（GTR）、功率場效應晶體管（Power Mosfet）、絕緣棚式雙極型晶體管（IGBT）、靜電感應晶體管（SIT）、靜電感應晶閘管（SITH）、MOS晶閘管（MCT）等。
電力半導體元器件可分為三類：雙極型、單極型、混合型。
雙極型器件是指器件內部的電子和空穴兩種載流子都參與導電過程的半導體器件。這類器件的導通電阻小于0.09Ω，導通電壓降低，阻斷電壓高，電流容量大。常見的有GTO（可關斷晶閘管）、GTR（電力晶體管）、SITH（靜電感應晶閘管）等。GTO耐壓高（4500V）、電流大（5000A）。GTR具有控制方便、開關時間短、導通電壓低、高頻特性好等優點。SITH用棚極控制開通和關斷，具有導通電阻小、導通電壓低、開關速度快、功耗小、關斷電流增益大等特點。
單極型器件是指內部只有主要載流子參與導電過程的半導體器件。常見產品有Power Mosfet（場效應晶體管）、SIT（靜電感應晶體管）。前者為電壓控制器件，具有驅動功率小、工作速度高、無二次擊穿問題、安全工作區寬等優點。后者是三層結構的多數載流子器件。具有輸出功率大，失真小、輸入阻抗高、開關特性好等優點，可工作于放大和開關兩種狀態。
混合型器件是雙極型和單極型器件集成混合而成。它們利用耐壓高、電流大、導通電壓低的雙極型器件（GTO、GIR等）作為輸出原件，用輸入阻抗高、相應速度快的單極型器件（Mosfet）作為輸入級，因此具有兩者的優點。典型產品有IGBT（絕緣棚式雙極型晶體管）、MCT（MOS晶閘管）等。
展開 《電力電子和電力拖動控制系統的MATLAB仿真》
【基本信息】 ISBN：7111180429 265 尺寸：小16開 印張：8.625 字數：333000 印次：1 印刷時間：2006/01/01 用紙：膠版紙 版次：1
【內容提要】
本書介紹了MATLAB及其圖形仿真界面SIMULINK的應用基礎知識，詳細介紹了SIMULINK模型庫的電力電子和電機模塊的功能和使用，并通過大量實例介紹了電力電子電路和交直流調速系統的仿真方法和技巧。
本書可以作為高等校電力電子技術和電力拖動自動控制系統類課程的教學輔助或等候課教材，也可供相關專業研究生和工程技術人員學習與參與。
【目錄】
前言
第1章 MATLAB基礎
1.1 MATLAB介紹
1.2 MATLAB的安裝和啟動
1.3 MATLAB環境
1.4 MATLAB的計算基礎
1.5 MATLAB程序設計基礎
1.6 MATLAB常用的其他命令
1.7 MATLAB的繪圖功能
1.8 電力電子電路波形圖的繪制
第2章 SIMULINK環境和模型庫
2.1 系統仿真環境
2.2 SIMULINK模型庫中的模塊
2.3 電力系統模型庫
第3章 電力電子器件模型
3.1 二極管模型
3.2 晶閘管模型
3.3 可關斷晶閘管模型
3.4 電力場效應晶體管模型
3.5 絕緣柵雙極型晶體管模型
3.6 理想開關模型
3.7 三相橋式整流電路模型
3.8 多功能橋式電路模型
3.9 驅動模型
第4章 變壓器和電動機模型
……
第5章 電力電子變流電路的仿真
第6章 直流調速系統的仿真
第7章 交流調速系統的仿真
第8章 提高功率因數的電力變流電路仿真
參考文獻
展開 電力電子技術的作用與發展簡史
不管是風能、太陽能，還是其他可再生能源，所有產生的電能都必須經過電力電子技術的變換才能被有效地使用。由此可以看出，電力電子技術不僅與節約能源密切相關，還與環境保護密切相關。為了合理高效地利用電能，現在發達國家 75% 的電能要經過這種變換后使用。而我國經過變換后使用的電能不到 45%.55% 以上的電能仍采用傳統的傳輸方式據美國預測，到2010年，電能中的 80%要經過電力電子設備的變換才能使用。
2003年8月14日.由于美國俄亥俄州北部地區一條過熱的電線下垂到一棵樹上，引發了一系列激烈的連鎖反應，導致了包括紐約市在內的北美有史以來最大規模的停電，29 h 的故障停電造成的直接經濟損失就達60多億美元。如果當時這一地區有幾條采用電力電子技術實現的直流輸電線路，起到故障隔離墻的作用，發生事故的范圍就可大大縮小，這一大面積的停電事故就可能避免。電力電子技術用于電力系統交流輸電中，還能提高電力系統的輸電能力和輸電質量。
利用電力電子技術既可以進行電能變換，還可以節約能源和保護環境，又可以提高電力系統的輸電能力、避免電力事故，那么，什么是電力電子技術呢?
簡單地說.電力電子技術就是以電子器件為開關.把能得到的電源（如220V/50 Hz交流、48V直流等）變換為所需要的電源（如 15V直流.110V/60 Hz交流等）的一門科學應用技術。它是電子工程、電力工程和控制工程相結合的一門技術，以控制理論為基礎、以微電子器件或微計算機為工具、以電子開關器件為執行機構實現對電能的有效變換。
展開 由第三代半導體電力電子技術路線圖引發的思考
SiC的電力電子器件市場在2016年正式形成，市場規模約在2.1億~2.4億美金之間。而據Yole最新預測，SiC市場規模在2021年將上漲到5.5億美金，這期間的復合年均增長率預計將達19%。
全球已有超過30家公司在電力電子領域擁有SiC、GaN相關產品的生產、設計、制造和銷售能力。2016年SiC無論在襯底材料、器件還是在應用方面，均有很大進展，已經開發出耐壓水平超過20KV的IGBT樣片。
各國的發展策略
美、日、歐等國都在積極進行第三代半導體材料的戰略部署，其中的重點是SiC。作為電力電子器件，SiC在低壓領域如高端的白色家電、電動汽車等由于成本因素，逐漸失去了競爭力。但在高壓領域，如高速列車、風力發電以及智能電網等，SiC具有不可替代性的優勢。
美國等發達國家為了搶占第三代半導體技術的戰略制高點，通過國家級創新中心、協同創新中心、聯合研發等形式，將企業、高校、研究機構及相關政府部門等有機地聯合在一起，實現第三代半導體技術的加速進步，引領、加速并搶占全球第三代半導體市場。
例如，美國國家宇航局（NASA）、國防部先進研究計劃署（DARPA）等機構通過研發資助、購買訂單等方式，開展SiC、GaN研發、生產與器件研制；韓國方面，在政府相關機構主導下，重點圍繞高純SiC粉末制備、高純SiC多晶陶瓷、高質量SiC單晶生長、高質量SiC外延材料生長這4個方面，開展研發項目。在功率器件方面，韓國還啟動了功率電子的國家項目，重點圍繞Si基GaN和SiC。
發達國家第三代半導體材料政策如下圖所示：
資料來源：CASA整理
可見，全球SiC產業格局呈現美國、歐洲、日本三足鼎立態勢。
展開 