从小到大认识电力电子

电力电子概述：

电力电子学（Power Electronics）这一名称是在上世纪60年代出现的。1974年，美国的W.Newell用一个倒三角形（如图）对电力电子学进行了描述，认为它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。这一观点被全世界普遍接受。“电力电子学”和“电力电子技术”是分别从学术和工程技术2个不同的角度来称呼的。

电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅；它的理论基础为半导体物理学；它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。利用这些电路，根据应用对象的不同，组成了各种用途的整机，称为电力电子装置。这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统中大量应用。

电力电子涵盖的领域

电力电子材料：第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗元素（Ge）半导体材料，第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料，常用的有如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）等。第三代半导体材料包括以碳化硅(SiC) 、氮化镓( GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带半导体材料。

电力电子器件：二极管，霍尔器件，晶闸管，GTO，IGBT，MOSFET及相关集成电路

家用电器：节能灯、变频空调、变频洗衣机及智能化家电等。

一般工业：变频器、伺服、交直流电机、电化学工业、冶金工业、电子装置、电源等

交通运输：电气化铁道、电动汽车、航空、航天、航海等

电力系统：光伏发电、风力发电、高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿

其他：UPS、航天飞行器、新能源、发电装置等

电力电子的从小到大

电力电子有多小？小的如半导体材料的粉末及晶圆材料等。

电力电子有多大？大的如高雅直流输电纵横几千公里及遍布全球的电力网络

下面就从小到大列举一下电力电子所涵盖的领域：

碳化硅粉末材料

碳化硅芯片

碳化硅二极管

IGBT等器件

变频器，充电枪等

新能源车及充电桩等

光伏及风力发电，高铁等

高压直流输电及全球电力网

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