1.2.2 电力电子功率器件发展

电力电子技术是高新技术产业发展的基础技术之一，是传统产业改造的重要手段。1973年W.E.Newell提出电力电子技术是电力、电子、控制多学科交叉技术，其中电子包括器件和电路，电力包括静止和旋转功率设备，控制包括连续和采样控制，为现代电力电子学奠定了基础。

自1955年用硅代替锗制成了电力用二极管，到1957年第一个普通晶闸管诞生以来，电力电子器件已形成一个大家族，20世纪60年代，随着晶闸管功率的不断增大，变频调速具有了现实可能性。而使变频器达到普及应用的阶段则是在20世纪70年代，电力晶体管（Giant Transistor, GTR）问世之后。到20世纪90年代，场效应晶体管、IGBT的出现和技术的不断提高，又使变频器在各个方面前进了一步。可见，变频器的产生、成长和发展是和电力电子器件的进步密不可分的。电力电子器件的发展主要经历了四代产品。

第一代产品：主要标志是器件本身没有关断能力，品质因数主要标准是大容量，即电流×电压，如普通晶闸管（4000V/3000A）、光控晶闸管（8000V/3000A）、快速晶闸管（1200V/1500A）、逆导晶闸管（2500V/1000A）、双向晶闸管（1200V/300A）。

第二代产品：主要标志是器件本身有关断能力，品质因数的标准是功率×频率，如BJT、GTO晶闸管、电力场效应晶体管（Power Metal-Oxide-Semicon-ductor Field Effect Transistor, Power MOSFET）、SIT、SITH。其中，SIT实际上是一种结型电力场效应晶体管，电压、电流比MOSFET大，适用于高频大功率的场合；SITH特性和GTO晶闸管类似，但是开关速度比GTO晶闸管高得多，是大容量的快速器件。

第三代产品：主要标志是一些性能优异的复合型器件和功率集成电路，品质因数的主要标准是容量、开关速度、驱动功率、通态电压降、芯片利用率等。代表性产品——IGBT是双极型电力晶体管和MOSFET的复合，驱动功率小而饱和电压降低。

第四代产品：主要标志是集合复合型器件、集成电路及智能型器件功能的性能优异的功率器件，如集成门极换流晶闸管（Insulated Gate Controlled Transistor，IGCT），电子注入增强栅晶闸管（Injection Enhanced Gate Transistor, IEGT）、对称门极换流晶闸管（Symmetrical Gate Commutated Thyristor, SGCT）器件，是高压、大容量、全控型功率器件。第四代电力电子器件模块化更为成熟，诞生了智能功率模块（IPM）等产品。