电力电子器件发展展望

陸号鱼 2017-06-20

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电力电子器件发展展望

为了在21世纪能提供高耐压、大电流、高速开关动作、无吸收电路，驱动简单、低损耗、直接风冷的并有自己关断能力的器件，除了提高改进原有器件和开发新器件之外也在导找制造元器件材料上下功夫.表1-3列出半导体材料的物理常数。碳化硅（SiC)材料的电性能和热性能都比硅好。

电力电子器件发展展望-图片1

用半导体材料的性能指数FOM（Figure of Merit)来衡量，见表1-4所示，SiC仅次于金刚石,图1-53为5000V级的SiC MOSFET导通特性(计算值）与4500V的Si GTO晶闸管导通持性(实验值）相比，在电流密度为100A/cm2时SiC MOSFET导通电压为1. 4V，而SiGTO晶间管为3V，预测元件使用在600°C是可能的。

表1-4半导体材料的性能指数(FOM)

半导体材料	FOM
硅（Si）	1.00
砷化镓(GaAs)	9.5
碳化硅（6H-SiC)	13.1
金刚石（Diamond) (N 型)（N-type)	453
金刚石（Diamond) (P 型)（P-type)	357. 2

除SiC材料之外,用超导材料制造元件也引起了注意。当液态氮温度下高温超导材料的使用达到实用化阶段时，用半导体材料和超导材料组合做成元件的可能性是存在的，总之下一世纪是有希望能制造出高耐压，大电流容量、高速开关，无吸收电路、驱动简单、损耗小、能自关断，带检测信息的风冷元件。电力半导体器件发展水平列于表1-5。