北极星智能电网在线讯:近日，电力电子器件产业发展蓝皮书(2016-2020年)正式发布，具体如下：
电力电子器件产业发展蓝皮书(2016-2020年)
中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟
中国IGBT技术创新与产业联盟
中国电器工业协会电力电子分会
北京电力电子学会
二零一七年
一、发展电力电子器件产业的重要意义
(一)电力电子技术的基本涵义
电力电子技术(PowerElectronics，又称功率电子技术)是能源高效转换领域的核心技术，它以电力电子器件为基础，实现对电能高效地产生、传输、转换、存储和控制，提高能源利用效率、开发可再生能源，推动国民经济的可持续发展。电力电子技术包括电力电子器件、电力电子设备和系统控制三个方面，其转换功率范围小到数瓦(W)，大到数百兆瓦(MW)甚至吉瓦(GW)，其产业不仅涉及到电力电子器件、电力电子装置、系统控制及其在各个行业的应用等领域，还涉及到相关的半导体材料、电工材料、关键结构件、散热装置、生产设备、检测设备等产业。
(二)电力电子技术的重大作用
近年来，“节能减排”、“开发绿色新能源”已成为我国长期发展的基本国策。在我国绿色能源产业发展的推动下，电力电子技术迅速发展成为建设节约型社会、促进国民经济发展、践行创新驱动发展战略的重要支撑技术之一。
电力电子技术作为一种通过高效转换提供高质量电能，实现节能、环保和提高人民生活质量的重要技术，已经成为弱电控制与强电运行相结合、信息技术与先进制造技术相融合、实现智慧化升级不可或缺的重大关键核心技术，属关键共性技术领域。
电力电子技术在实施《中国制造2025》规划中具有重大意义，它在多个领域发挥关键作用：例如，提高有关产业的关键核心技术的研发能力和创新能力，推进科技成果产业化;通过“互联网+”推进信息化与工业化深度融合;加快发展智能制造设备和产品，推进制造过程的智慧化;增强工业基础能力和产业化;全面推行绿色制造，推进资源高效循环利用;深入推进制造业结构调整和企业技术改造等，为实施中国制造强国建设“三步走”的发展战略提供强大的技术支撑。
将电力电子技术应用于发电、输电、变电、配电、用电、储能，能够起到改善电能、控制电能、节能环保的作用，使电网的工频电能最终转换成不同性质、不同用途的高质量电能，以适应千变万化的用电装置的不同需要。我国工业领域使用了大量的轧机、无轨电车、电焊机、电镀和电解电源、风机、水泵等机电设备，具有巨大的效率提升需求和空间。电力电子技术被称为是“节能的先锋”、“环保的卫士”，是节能减排的重要技术之一。
(三)电力电子器件是电力电子技术的基础和核心
半个多世纪电力电子技术的发展证明：没有领先的器件，就没有领先的设备，电力电子器件对电力电子技术领域的发展起着决定性的作用。就像中央处理器(CPU)是一台计算机的心脏一样，电力电子器件是现代电力电子装置的心脏。电力电子器件的价值通常不会超过整台装置总价值的10~30%，但它对装置的总价值、尺寸、重量和技术性能起着十分重要的作用。从历史上看，电力电子器件像一颗燃起电力电子技术革命的火种，每一代新型电力电子器件的出现，总是带来一场电力电子技术的革命。
(四)电力电子器件简介
电力电子器件是采用半导体材料制造、用于实现电能高效转换的开关控制电子器件，包括功率半导体分立器件、模块和组件等，主要有功率二极管和功率晶体管两大类。1957年美国通用电气公司(GE)研制出世界上第一只工业用普通晶闸管(Thyristor)，标志着电力电子器件的诞生。电力电子器件的发展经历了以晶闸管为核心的第一阶段、以MOSFET和IGBT为代表的第二阶段，现在正在进入以宽禁带半导体器件为核心的新发展阶段。
1.功率二极管
功率二极管有阳极(A)和阴极(K)两个电极，具有单向导电的特性，主要类型有PiN二极管和肖特基二极管(SBD)两种。PiN二极管有高耐压、大电流、低泄漏电流和低导通损耗的优点，但电导调制效应在漂移区中产生的大量少数载流子降低了关断速度，限制了器件向高频化方向发展，代表性器件是快恢复整流二极管(FRD)。肖特基二极管具有低压、大电流、低功耗、高速开关等特性，在高频整流、开关电路和保护电路中作为整流和续流元件，可以大幅度降低功耗，提高电路效率和使用频率，减少电路噪声，但是存在不能承受较高电压的缺点。
2.晶闸管
晶闸管具有PNPN或NPNP四层半导体结构，它的阳极(A)和阴极(K)与电源和负载组成晶闸管的主电路;它的门极(G)和阴极(K)与外部驱动装置组成晶闸管的控制电路。它能在高电压、大电流条件下工作，但工作频率较低。在晶闸管的基础上开发了门极可关断晶闸管(GTO)和集成门极换流晶闸管(IGCT)等新型器件。
GTO是晶闸管的一种派生器件，可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断，其电压电流容量较大，目前GTO的最高研究水平可以达到12000V/10000A，在高压大功率牵引、工业和电力逆变器中应用较为普遍。集成门极换流晶闸管(IGCT)是一种用于大型电力电子成套装置中的新型电力半导体器件，它集IGBT的高速开关特性和GTO的高阻断电压和低导通损耗特性于一体，具有电流大、阻断电压高、开关频率高、导通损耗低、可靠性高、结构紧凑等特点。
3.功率双极型晶体管(BJT)
功率双极型晶体管(BJT)是最早出现的全控型、电流控制电力电子器件，它有基极(B)、发射极(E)和集电极(C)三个电极，通过基极电流的控制作用实现对发射极与集电极之间电流的开关控制。它通过少子注入实现了电导调制，既具备饱和压降较低、安全工作区宽等优点，也存在驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏等缺点。随着功率MOSFET和IGBT的出现，它基本上被后两者所替代，只在某些成本要求低的中等容量、中等频率领域有一定的应用。
4.功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)
功率MOSFET是一种单极型的电压控制器件，它有栅极(G)、漏极(D)和源极(S)三个电极。栅极通过绝缘层与漏极和源极隔离，并调控源极与漏极之间形成载流子输运的沟道，实现控制器件开关的目的。由于不受少子储存效应的限制，能够在很高的频率(>100kHz)下工作，其导通电压具有正温度特性，易于并联以扩大电流容量，并具有较好的线性输出特性和较小的驱动功率。代表性的硅基功率MOSFET器件是垂直导电双扩散场效应晶体管(VDMOS)，是低压范围内应用最广的电力电子器件，但在高压应用时其导通电阻随耐压急剧上升，给高压功率MOSFET的应用带来了很大障碍。
CoolMOS是一种特殊的功率场效应晶体管，它作为一种超级结器件，克服传统功率MOSFET导通电阻和击穿电压的矛盾，可以实现器件导通电阻和击穿电压的最佳化设计。最新一代CoolMOS在额定脉冲电流容量下能兼有极低的通态电阻和超快的开关速度，其阻断电压能力可覆盖500～800V的范围。
