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DOI: 10.5281/zenodo.3591592 CZU 62-83:621.38 电力电子设备的未来趋势 Titu-Marius I. Băjenescu，ORCID ID：0000-0002-9371-6766 瑞士技术协会，瑞士电子集团 tmbajenesco@gmail.com 收稿日期：2019 年 10 月 16 日 接受日期：2019 年 2 月 12 日 摘要。半导体技术的最新进步以及电力电子器件在电能不同领域（特别是航空、运输和配电网络应用）日益增长的需求，对高频、高电压、高温和高电流密度等新规范提出了要求。所有这些都促进了电力设备的强劲发展。为此，应开发低电阻率薄膜的分离技术以及厚膜生长技术，包括绝缘晶片上的热丝 CVD。本文概述了半导体制造的发展、当前应用和前景。关键词：GaN、SiC、Si vs SiC、IGBT、MOSFET、HEMT、HFET、FET、金刚石功率器件。简介半导体的历史悠久而复杂。表 1 显示了功率半导体器件发展的时间表。在 1950 年代，晶闸管或可控硅整流器 (SCR) 是数百伏固态电力电子的唯一选择。随着技术的进一步发展，JFET、功率 MOSFET 和 IGBT 等新器件问世，它们的性能得到了极大提高，额定电压和电流也更高。现在，在 21 世纪，宽带隙 (WBG) 半导体是高性能电力电子趋势中的最新产品。电力电子技术是一项复杂的跨学科技术，从事该领域的研究需要具备电气工程及其他领域的综合背景。器件研究极其重要，因为该领域的发展从根本上引发了现代电力电子革命。目前硅和宽带隙 (WBG) 功率半导体（图 1、2、3、4）的研发趋势将持续下去，直到功率器件特性和额定值得到显著改善，接近理想的转换。自宽带隙电力电子技术问世以来，器件评论迎来了第二波流行，涵盖了 SiC、GaN 等材料，也许还包括钻石（但程度较小）。很明显，在不久的将来，SiC（而不是 GaN）将成为所选市场的主要 WBG 功率器件材料。宽带隙半导体是半导体材料的一个子类，其带隙大于 Si，通常在 2 到 4 电子伏 (eV) 之间。
电力电子设备的未来趋势
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