电动汽车功率半导体模块封装的现状与趋势
电动汽车功率半导体模块封装的现状与趋势作者：李慧梅
来源：《科学与财富》2020年第23期
摘要：随着碳排放的增加，我国越来越重视环境保护和可再生能源，电动汽车成为了新主流，汽车功率半导体模块近的技术和设计，成为功率半导体产业快增长点，本文讨论了电动汽车功率半导体模块封装的现状并简述了电动汽车功率半导体模块封装的趋势。
关键词：电动汽车;模块封装;功率模块
混合电动汽车是部分由电力驱动的汽车，纯电动汽车是全部由电力驱动的汽车，（混合和纯电动汽车HEV/EV），由于电力属于清洁能源且可以再生，可以通过太阳能或风能转化而成，大大减少了以往汽车的碳排放对环境造成的污染，所以HEV/EV被普遍认可成有益于环境的产品，帮助缓解能源危机和环境恶化，世界各级政府也在支持推广HEV/EV使用，汽车企业也在逐渐开发出性能更高的电动汽车。功率半导体模块是汽车PCU核心部件对HEV/EV的性能功效具有很大影响，通过电力转换对HEV/EV进行电力驱动控制其电力能量。
当前的汽车功率模块半导体是绝缘栅双极型晶体管和相应续流二极管，电动汽车相比传统型的汽车性能和成本都要高要求所以测试功率模块标准要比工业级别高，不同的汽车厂商门也会推出先进的绝缘栅双极型晶体管模块，例如平面转模模块、双面冷却模块等等，但功率半导体一直在汽车系统开关频率、重量、成本、效率等方面压力下具有器件封装的困难。
1、电动汽车功率半导体模块
汽车的空间有限，并且设计要考虑到重量和成本，功率模块和逆变器系统要减少重量、用封装结构、减少成本，并且绝缘栅双极型晶体管模块工作时的环境通常是高温湿、机械振动、化学污染强的，所以对其的标准更加严格确保电动汽车可靠运作，也是满足电动汽车能够使用的要求。目前电动汽车功率模块封装在电学、热力、机械和可靠度上都具有着难题和挑战，解决需要着手于两方面，功率半导体和模块封装，对器件的优化设计;制造工艺上改善，提高功率密度开关频率，改善功率的损耗和结温，但由于受到功率模块性能和封装技术限制导致功率模块及系统性能并不能达到优越保证，我们需要更先进的封装结构和技术才能解决难题。
2、最新汽车功率模块
原始的汽车模块开发结构和技术是包含平面基板，采用的真空回流焊接和引线键合技术，传统的技术如今已经不能满足电动汽车对电学和热学的要求，需要推出新的汽车应用功率模块。
电动车用轮毂电机研究现状与发展趋势2
电动车用轮毂电机研究现状与发展趋势 褚文强, 辜承林 (华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉 430074) 摘 要:介绍了轮毂电机相对于燃油汽车和单电机集中驱动系统的优势,比较了各种电动汽车用电机的基本性能。阐述了轮毂电机的不同驱动方式及其国内外研究与应用现状。无位置传感器控制技术、转矩脉动的抑制、弱磁扩速、电机本体的设计及永磁材料等将是今后轮毂电机的研究热点。 关键词:电动汽车;驱动系统;轮毂电机 中图分类号:T M384∶U469.72 文献标识码:A 文章编号:167326540(2007)0420001205 Appli ca ti on St a tus and D evelop i n g Tend of I n2W heel M otors Used for Electr i c Auto m ob ile CHU W en2qiang, G U Cheng2lin (College of Electrical and Electr onic Engineering,Huazhong University of Science and Technol ogy,W uhan430074,China) Abstract:The advantages of in2wheel mot or compared with the driving syste m of traditi onal mot ors are de2 scribed.Then t w o different driving methods and their app licati on status at home and abr oad are intr oduced.The qual2 itative analysis of several kinds of typ ical driving mot or is made next.Their perf or mances are compared and their ad2 vantages/disadvantages are als o point out.Finally the devel op ing trend of wheeled mot or technol ogy is p resented. Key words:electr i c auto m ob ile;dr i v i n g syste m;i n2wheel m otor 0 概 述 早在20世纪50年代初,美国人罗伯特就发明了一种将电动机、传动系统和制动系统融为一体的轮毂装置。该轮毂于1968年被通用电气公司应用在大型的矿用自卸车上。近年来,随着电动汽车的兴起,轮毂电机重新引起了重视。轮毂电机驱动系统的布置非常灵活,可以使电动汽车成为两个前轮驱动、两个后轮驱动或四轮驱动。与内燃机汽车和单电机集中驱动电动汽车相比,使用轮毂电机驱动系统的汽车具有以下几方面优势: (1)动力控制由硬连接改为软连接型式。通过电子线控技术,实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速要求,从而省略了传统汽车所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等,使驱动系统和整车结构简洁,有效可利用空间大,传动效率提高。 (2)各电动轮的驱动力直接独立可控,使其动力学控制更为灵活、方便;能合理控制各电动轮的驱动力,从而提高恶劣路面条件下的行驶性能。 (3)容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量回馈。 (4)底架结构大为简化,使整车总布置和车身造型设计的自由度增加。若能将底架承载功能与车身功能分离,则可实现相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化,从而缩短新车型的开发周期,降低开发成本。 (5)若在采用轮毂电机驱动系统的四轮电动汽车上导入线控四轮转向技术(4W S),实现车辆转向行驶高性能化,可有效减小转向半径,甚至实现零转向半径,大大增加了转向灵便性。 1 驱动系统 1.1 驱动方式 轮毂电机的驱动方式可以分为减速驱动和直接驱动两大类[1]。 在减速驱动方式下(见图1),电机一般在高 — 1 —
电力电子器件的最新发展趋势
电力电子器件的最新发展趋势 现代的电力电子技术无论对改造传统工业（电力、机械、矿冶、交通、化工、轻纺等），还是对新建高技术产业（航天、激光、通信、机器人等）至关重要，从而已迅速发展成为一门独立学科领域。它的应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门，毫无疑问，它将成为本世纪乃至下世纪重要关键技术之一。近几年西方发达的国家，尽管总体经济的增长速度较慢，电力电子技术仍一直保持着每年百分之十几的高速增长。 从历史上看，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。以功率器件为核心的现代电力电子装置，在整台装置中通常不超过总价值的20%～30%，但是，它对提高装置的各项技术指标和技术性能，却起着十分重要的作用。 众所周知，一个理想的功率器件，应当具有下列理想的静态和动态特性：在截止状态时能承受高电压；在导通状态时，具有大电流和很低的压降；在开关转换时，具有短的开、关时间，能承受高的di/dt和dv/dt，以及具有全控功能。 自从50年代，硅晶闸管问世以后，20多年来，功率半导体器件的研究工作者为达到上述理想目标做出了不懈的努力，并已取得了使世人瞩目的成就。60年代后期，可关断晶闸管GTO实现了门极可关断功能，并使斩波工作频率扩展到1kHz以上。70年代中期，高功率晶体管和功率MOSFET问世，功率器件实现了场控功能，打开了高频应用的大门。80年代，绝缘栅门控双极型晶体管(IGBT) 问世，它综合了功率MOSFET和双极型功率晶体管两者的功能。它的迅速发展，又激励了人们对综合功率MOSFET和晶闸管两者功能的新型功率器件- MOSFET门控晶闸管的研究。因此，当前功率器件研究工作的重点主要集中在研究现有功率器件的性能改进、MOS门控晶闸管以及采用新型半导体材料制造新型的功率器件等。下面就近几年来上述功率器件的最新发展加以综述。 一、功率晶闸管的最新发展 1．超大功率晶闸管 晶闸管（SCR）自问世以来，其功率容量提高了近3000倍。现在许多国家已能稳定生产8kV / 4kA的晶闸管。日本现在已投产8kV / 4kA和6kV / 6kA的光触发晶闸管(LTT)。美国和欧洲主要生产电触发晶闸管。近十几年来，由于自关断器件的飞速发展，晶闸管的应用领域有所缩小，但是，由于它的高电压、大电流特性，它在HVDC、静止无功补偿（SVC）、大功率直流电源及超大功率和高压变频调速应用方面仍占有十分重要的地位。预计在今后若干年内，晶闸管仍将在高电压、大电流应用场合得到继续发展。 现在，许多生产商可提供额定开关功率36MVA ( 6kV/ 6kA )用的高压大电流GTO。传统GTO的典型的关断增量仅为3～5。GTO关断期间的不均匀性引起的“挤流效应”使其在关断期间dv/dt必须限制在500～1kV/μs。为此，人们不得不使用体积大、昂贵的吸收电路。另外它的门极驱动电路较复杂和要求较大的驱动功率。但是，高的导通电流密度、高的阻断电压、阻断状态下高的dv/dt耐量和有可能在内部集成一个反并二极管，这些突出的优点仍使人们对GTO感到兴趣。到目前为止，在高压（VBR > 3.3kV )、大功率（0.5～20 MVA）牵引、工业和电力逆变器中应用得最为普遍的是门控功率半导体器件。目前，GTO的最高研究水平为6in、6kV / 6kA以及9kV/10kA。为了满足电力系统对1GVA以上的三相逆变功
国家电网未来发展趋势
国家电网未来发展趋势 王亮201711131076 上周四有幸听了席老师的讲座，感触颇深，席老师为我们讲述了国家电网的发展历史，公司内部的组成，以及现在的技术动态。我觉得既然是学生，我们离毕业还有两年，我们更应该关注国家电网未来的发展趋势，只有这样，我们才能领先别人，赢在起跑线上。 伴随着中国电力发展步伐不断加快，中国电网也得到迅速发展。电网系统运行电压等级不断提高，网络规模也不断扩大。全国已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网和南方电网6个跨省的大型区域电网，并基本形成了完整的长距离输电电网网架。 广义的电网是发电设备、输配电设备和用电设备采用一定的结构和运行模式构建起来的统一整体。因此，自从有了发电机及其相应的供电系统，便有了电网。1882年，爱迪生公司在纽约建成世界上第一座正规的直流电站和相应的供电系统，可以认为是人类首个真正意义上的电网。然而，由于当时不能为直流电升压，输电距离和输电容量受到极大的限制，于是，特斯拉于1887年发明了交流发电机和多相交流输电技术。1897年，美国西屋公司在尼亚加拉水电站的首台交流发电机投入运行并为35公里外的水牛城供电，从此确立了现代电网的基础。 2015年3月，《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》出台，在发电侧和售电侧开放市场引入竞争，价格由市场形成，同时管住中间的输配电网环节，电网公司一家垄断局面将被打破。目前电网建设已成为我国电力建设的主要方向，电网建设前景诱人。“十三五”期间，我国电网投资规模持续扩张，到2020年将全面建成统一的坚强智能电网，初步实现建设世界一流电网的目标。 展望未来，我们认为，未来电网将呈现以下重要发展趋势： 第一，可再生能源将成为电网中的主要一次能源来源。人类已经认识到化石能源是不可持续的能源，有必要大力发展可再生能源来替代之。这是因为：（1）核能在本世纪中叶前难以成为主导能源。核裂变能的原料也属于有限资源，且其利用存在安全风险，核废料处理也比较复杂。由于核裂变能的利用还涉及到国际安全环境，当前的核裂变能技术出口是受到国际有关条约严格控制的。尽管核聚变能可满足人类长期发展需求，但其应用前景尚不明朗，ITER（国际热核聚变堆）计划到本世纪中叶才能建成首个示范电站。（2）可再生能源是可持续发展的绿色能源，且可开采量足够人类使用。据统计分析，地球上接收的太阳能是人类目前能源需求总量的10000倍。地球上的风能总量也达到了目前人类能源需求总量的5倍，如果再算上水力资源、生物质能源、地热能、海洋能，则可再生能源的总量更大。由此可见，可再生能源发展潜力巨大。（3）可再生能源目前已经得到很大的发展。随着技术不断进步，可再生能源发电的单位成本呈逐年下降趋势。根据欧洲、美国和日本等发达国家和地区的预计，到2020年，光伏发电基本上可以实现平价上网。（4）国际已经有共识认为，可再生能源今后仍然会快速发展，且将逐渐成为主导能源。例如，2012年，国际能源署（IEA）发布的《2012年世界能源展望》，对2035年前的全球能源趋势作出了预测：到2015年，可再生能源将成为全球第二大电力来源，并在2035年接近第一大电力来源——煤炭的发
电动汽车充电技术国内外研究现况及发展趋势
电动汽车充电技术国内外研究现况及发展趋势 班级： 姓名： 学号：
摘要：对国内外电动汽车、电动汽车充电技术及规划布局等方面现状进行了研究，并对电动汽车充电需求进行了分析。介绍了国内外电动汽车充电设施的发展状况，对未来我国电动汽车发展前景进行了初步研究，提出积极推动电动汽车充电设施建设应是电网企业义不容辞的责任以及未来发展机遇。 关键词：电动汽车充电技术研究现状发展趋势 1.前言 电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，按照目前技术的发展方向或者车辆驱动原理，可划分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车三种类型。近年来，我国电动汽车行业取得了快速发展，攻克了一系列关键技术难题，在部分领域已实现了与日美欧等国同步发展。目前我国发展电动汽车已具有消费市场规模大、制造成本低、技术取得局部突破、资源保障能力强的四大优势。在技术突破和政策扶持的双重刺激下，我国电动汽车已处于市场引爆的临界点，预计未来两年电动汽车的市场规模和生产规模将迅速扩大，电动汽车将进入快速成长期。电动汽车充电设施是电动汽车产业链的重要组成部分，在电动汽车产业发展的同时还应该充分考虑充电设施的发展。 1 电动汽车充电的基本方式 目前常用的电动汽车充电方式有慢充、快充和快换三种： (1) 慢充方式。慢充一般以较小交流电流进行充电，充电时间通常为6～10 h，慢充方式一般利用晚间进行充电，充电时可以采用晚间低谷电价，有利于降低充电成本，但是难以满足使用者紧急或者长距离行驶需求。慢充一般采用单相220V/16A 交流电源，通过车载充电器对电动汽车进行充电，车载充电器可采用国标三口插座，基本不存在接口标准的问题。电动汽车慢充一般通过充电桩进行。 (2) 快充方式。快充又称应急充电，以较大直流电流在20 min 至1 h 内，为电动汽车提供短时充电服务，快充方式可以解决续航里程不足时电能补给问题，但是对电池寿命有影响，因电流较大，对技术、安全性要求也较高。快充的特点是高电压、大电流，充电时间短（约1 h）。目前，这种充电方式的充电插口的针脚定义、电压、电流值、控制协议等均没有国家标准，也没有国际标准，已投入使用的充电机和电动车电池充电插口均由各生产厂家自定，世界各国都在积极争夺标准的制订权，各大电动汽车厂家也纷纷抢先投放产品，抢占市场、提高占有率，试图使多数充电站不得不采用其充电设备，从而成为事实标准。快充方式主要在充电站中进行。 (3) 快换方式。快换则是通过直接更换车载电池的方式补充电能，换电时间与燃油汽车加油时间相近，大约需要5～10 min。快换方式最为便捷，但是需要电动汽车和车载电池实现标准化，而且快换过程中需要专业人员进行操作。快换可以在充电站也可在专用电池更换站完成。这种方式的优点是电动车电池不需现场充电，更换电池时间较短，但要求电池的外形、容量等参数完全统一，同时，还要求电动汽车的构造设计能满足更换电池的方便性、快捷性。 2 国外电动汽车充电设施发展状况
浅谈电力电子技术在电力系统中的应用与发展趋势
浅谈电力电子技术在电力系统中的应用与发展趋势 李洪新 胜利油田滨南采油厂山东省滨州市２５６６０６ 摘要，概述性地介绍电力电子技术在电力系统中的各类应用，重点在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用．以及电力电子技术的发展趋势。 关键词ｓ直流输电；电力电子；微电子；发电机；换流技术 前言 电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。电力电子技术广泛应用于国民经济、人民生活和现代化军事装备等众多领域，是传统产业改造，高新技术发展和国防工业进步的重要支柱。据估算，现代化国家所用电能的９０％以上都将利用电力电子技术进行各种处理，可大量节约电能和提高用电设备的性能。发电和远距离输电的现代化技术更大量需要电力电子技术。 经过５０年的发展历程，它在传统产业设备发行、电能质量控制、新能源开发和民用产品等方面得到了越来越广泛的应用。最成功地应用于电力系统的大功率电力电子技术是直流输电（ＨＶＤＣ）。自２０世纪８０年代，柔性交流输电（ＦＡＣＴＳ）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。本文介绍了电力电子技术在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用，以及电力电子技术的发展趋势。 ｌ电力电子技术和微电子技术 １９４７年晶体管发明之后，到５０年代末开始向两个方向发展。一个是以１９５８年集成电路的诞生为标志的微电子技术，它面向处理，其特点是加工线条越来越细，集成度越来越高，功能越来越全。目前生产水平典型线宽为０．５－０．６微米，典型产品为１６Ｍｂ的动态随机存储器（ＤＲＡＭ）和ＰｏｗｅｒＰＣ及Ｐｅｎｔｉｕｍ（奔腾）微处理器。研制水平还远高于此。微电子技术的发展带动了一系列高新技术的兴起，标志着第一次电子技术革命的开始，其应用几乎遍及所有领域。 １９５７年晶闸管的问世标志着电力电子技术的开端，它面向电力处理，其特点是功率越来越大，性能越来越高，派生器件越来越多。到７０年代末期８０年代初为传统电力电子技术已经衍生出快速晶闸管、逆导晶闸管、不对称晶闸管、光控晶闸管等整个家族。 ８０年代以来，微电子技术和电力电子技术在各自发展的基础上，又逐渐走向结合。电力电子器件在工艺和结构上，大量采用微电子微细加工技术的工艺方法和加工设备，使传统电力电子器件的高电压、大电流、深注入技术与微细加工技术有机结合，统一在一块芯片上。目前，典型电力电子器件的最细线条可达２－３微米。从此产生现代电力电子技术，开始了第二次电子技术革命。 电力电子技术与微电子技术结合，首先出现了多种全控型器件。它们的功能特点是实现了自关断，从而避免了传统电力电子器件关断时所需的强迫换流电路。其结构特点是，一个器件由多个元胞并联，大面积集成。例如，１０００Ａ的门极关断晶闸管（ＧＴＯ）含有近千个单元（ＧＴＯ）。一个４０Ａ／ＩＯＯＶ的电力ＭＯＳ场效应管（ＶＤＭＯＳ），有３．５万个元胞并联，最小间距３微米，整个制造过程共ｉ００多道工序，全部利用微电子ＭＯＳ集成电路制造技术。其中关键工艺为离子注入、细线光刻、外延、自对准双扩散、薄栅氧化、表面钝化及背面金属化等。一个３００Ａ的静电感应晶闸管（ＳＩＴＨ）含有５万个元胞，而一个５０Ａ／５００Ｖ的ＭＯＳ控制晶闸管（ＭｃＴ）则含有１０万个元胞并联。
我国电力行业的发展现状与趋势
我国电力行业的发展现状与趋势 1我国电力行业的发展 新中国成立前我国电力工业发展状况 1882年，英籍商人等人招股筹银5万两，创办上海电气公司，安装1台16马力蒸汽发电机组，装设了15盏弧光灯。1882年7月26日下午7时，电厂开始发电，电能开始在中国应用，几乎与欧美同步，并略早于日本。 从1882年到1949年新中国成立，经历了艰难曲折、发展缓慢的67年，其间67年电力发展基本状况是一个十分落后的百孔千疮的破烂摊子，电厂凋零，设备残缺，电网瘫痪，运行维艰，技术水平相当落后，。 到1949年发电装机容量和发电量仅为185万千瓦和43亿千瓦时，分别居世界第21位和第25位，与发达国家差距较大。 新中国成立后的我国电力工业发展状况 1949年以后我国的电力工业得到了快速发展。1978年发电装机容量达到5712万千瓦，发电量达到2566亿千瓦时，分别跃居世界第8位和第7位。 改革开放之后，电力工业体制不断改革，在实行多家办电、积极合理利用外资和多渠道资金，运用多种电价和鼓励竞争等有效政策的激励下，电力工业实行"政企分开，省为实体，联合电网，统一调度，集资办电"的方针，大大地调动了地方办电的积极性和责任，迅速地筹集资金，使电力建设飞速发展，在发展规模、建设速度和技术水平上不断刷新纪录、跨上新的台阶。 从1988年起连续11年每年新增投产大中型发电机组按全国统计口径达1，500万千瓦。各大区电网和省网随着电源的增长加强了网架建设，从1982到1999年底，中国新增330千伏以上输电线路372,837公里，新增变电容量732,690MVA，而1950至1981年30年期间新增输电线路为277,257公里，变电容量70360MVA。 改革开放以来到上世纪末，我国发电装机和发电量年均增长率分别为%、%。发电装机容量继1987年突破1亿千瓦后，到1995年超过了2亿千瓦，2000年达到了3亿千瓦。发电量在1995年超过了1万亿千瓦时，到2000年达到了万亿千瓦时。 进入新世纪，我国电力工业进入历史上的高速发展时期，投产大中型机组逐年上升，2004年5月随着三峡电站7＃机组的投产，我国电源装机达到4亿千瓦，到2004年底发电装机总量达到亿千瓦，其中：水、火、核电分别达10830、32490、万千瓦。2004年发电量达到21870亿千瓦时。2000～2004年，5年净增发电装机容量14150万千瓦，2004年我国新增电力装机容量5100万千瓦，超过美国在1979年创造的年新增装机4100万千瓦的世界历史最高记录。预计今年新增装机容量约为6000万千瓦，年末装机容量将超过5亿千瓦。
半导体基础知识和半导体器件工艺
半导体基础知识和半导体器件工艺 第一章半导体基础知识 通常物质根据其导电性能不同可分成三类。第一类为导体，它可以很好的传导电流，如：金属类，铜、银、铝、金等；电解液类：NaCl水溶液，血液，普通水等以及其它一些物体。第二类为绝缘体，电流不能通过，如橡胶、玻璃、陶瓷、木板等。第三类为半导体，其导电能力介于导体和绝缘体之间，如四族元素Ge锗、Si硅等，三、五族元素的化合物GaAs砷化镓等，二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。 物体的导电能力可以用电阻率来表示。电阻率定义为长1厘米、截面积为1平方厘米的物质的电阻值，单位为欧姆*厘米。电阻率越小说明该物质的导电性能越好。通常导体的电阻率在10-4欧姆*厘米以下，绝缘体的电阻率在109欧姆*厘米以上。 半导体的性质既不象一般的导体，也不同于普通的绝缘体，同时也不仅仅由于它的导电能力介于导体和绝缘体之间，而是由于半导体具有以下的特殊性质： (1) 温度的变化能显著的改变半导体的导电能力。当温度升高时，电阻率会降低。比如Si在200℃时电阻率比室温时的电阻率低几千倍。可以利用半导体的这个特性制成自动控制用的热敏组件（如热敏电阻等），但是由于半导体的这一特性，容易引起热不稳定性，在制作半导体器件时需要考虑器件自身产生的热量，需要考虑器件使用环境的温度等，考虑如何散热，否则将导致器件失效、报废。 (2) 半导体在受到外界光照的作用是导电能力大大提高。如硫化镉受到光照后导电能力可提高几十到几百倍，利用这一特点，可制成光敏三极管、光敏电阻等。 (3) 在纯净的半导体中加入微量（千万分之一）的其它元素（这个过程我们称为掺杂），可使他的导电能力提高百万倍。这是半导体的最初的特征。例如在原子密度为5*1022/cm3的硅中掺进大约5X1015/cm3磷原子，比例为10-7（即千万分之一），硅的导电能力提高了几十万倍。 物质是由原子构成的，而原子是由原子核和围绕它运动的电子组成的。电子很轻、很小，带负电，在一定的轨道上运转；原子核带正电，电荷量与电子的总电荷量相同，两者相互吸引。当原子的外层电子缺少后，整个原子呈现正电，缺少电子的地方产生一个空位，带正电，成为电洞。物体导电通常是由电子和电洞导电。前面提到掺杂其它元素能改变半导体的导电能力，而参与导电的又分为电子和电洞，这样掺杂的元素（即杂质）可分为两种：施主杂质与受主杂质。将施主杂质加到硅半导体中后，他与邻近的4个硅原子作用，产生许多自由电子参与导电，而杂质本身失去电子形成正离子，但不是电洞，不能接受电子。这时的半导体叫N型半导体。施主杂质主要为五族元素：锑、磷、砷等。 将施主杂质加到半导体中后，他与邻近的4个硅原子作用，产生许多电洞参与导电，这时的半导体叫p型半导体。受主杂质主要为三族元素：铝、镓、铟、硼等。电洞和电子都是载子，在相同大小的电场作用下，电子导电的速度比电洞快。电洞和电子运动速度的大小用迁移率来表示，迁移率愈大，截流子运动速度愈快。假如把一些电洞注入到一块N型半导体中，N型就多出一部分少数载子――电洞，但由于N型半导体中有大量的电子存在，当电洞和电子碰在一起时，会发
#电力半导体模块的发展过程及新趋势#
电力半导体模块的发展过程及新趋势 一种新型器件的诞生往往使整个装置系统面貌发生巨大改观， 促进电力电子技术向前发展。自1957年第一个晶闸管问世以来，经 过40多年的开发和研究，已推出可关断晶闸管（GTO），绝缘栅双 极晶体管（IGBT）等40多种电力半导体器件，目前正沿着高频化、大功率化、智能化和模块化的方向发展，本文将简要介绍模块化发 展趋势。 所谓模块，最初定义是把两个或两个以上的电力半导体芯片按 一定电路联成，用RTV、弹性硅凝胶、环氧树脂等保护材料，密封 在一个绝缘的外壳内，并与导热底板绝缘而成。自上世纪70年代Semikron Nurmbeg把模块原理（当时仅限于晶闸管和整流二极管） 引入电力电子技术领域以来，因此模块化就受到世界各国电力半导 体公司的重视，开发和生产出各种内部电联接形式的电力半导体模块，如晶闸管、整流二极管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管、可关断晶闸管、电力晶体管（GTR）、MOS可控晶闸管（MCT）、电力MOSFET以及绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等模块，使模块技术得到蓬勃发展，在器件中所占比例越来越大。 据美国在上世纪90年代初统计，在过去十几年内，300A以下 的分立晶闸管、整流二极管以及20A以上达林顿晶体管市场占有量 已由90%降到20%，而上述器件的模块却由10%上升到80%，可见 模块发展之快。 随着MOS结构为基础的现代半导体器件研发的成功，亦即用电压控制、驱动功率小、控制简单的IGBT、电力MOSFET、MOS控 制晶闸管（MCT）和MOC控制整流管（MCD）的出现，开发出把 器件芯片与控制电路、驱动电路、过压、过流、过热和欠压保护电 路以及自诊断电路组合，并密封在同一绝缘外壳内的智能化电力半 导体模块，即IPM。 为了更进一步提高系统的可靠性，适应电力电子技术向高频化、小型化、模块化发展方向，有些制造商在IPM的基础上，增加一些 逆变器的功能，将逆变器电路（IC）的所有器件都以芯片形式封装 在一个模块内，成为用户专用电力模块（ASPM），使之不再有传 统引线相连，而内部连线采用超声焊、热压焊或压接方式相连，使 寄生电感降到最小，有利于装置高频化。一台7.5KW的电机变频装
我国新能源汽车发展现状及趋势
目前，世界各国都在大力发展新能源汽车，我国更是将其列入到七大战略性新兴产业之中。节能与新能源汽车的发展是我国减少石油消耗和降低二氧化碳排放的重要举措之一，中央和地方各级政府对其发展高度关注，陆续出台了各种扶持培育政策，为新能源汽车的发展营造了良好的政策环境。近年来，我国新能源汽车产业在行业标准、产业联盟、企业布局、技术研发等方面也取得了明显进展，有望肩负起中国汽车工业“弯道超车”的历史重任。针对我国节能与新能源汽车的发展现状与趋势，国研网专访了国务院发展研究中心产业部研究室主任、副研究员王晓明。 一、发展新能源汽车已经成为世界各国的共识 国研网：目前世界各主要国家的新能源汽车发展现状和趋势是怎样的？ 王晓明：目前，全球能源和环境系统面临巨大的挑战，汽车作为石油消耗和二氧化碳排放的大户，需要进行革命性的变革。目前全球新能源汽车发展已经形成了共识，从长期来看，包括纯电动、燃料电池技术在内的纯电驱动将是新能源汽车的主要技术方向，在短期内，油电混合、插电式混合动力将是重要的过渡路线。目前来看，全球新能源汽车的发展还面临着一些共同的难题，例如关键技术的突破、汽车工业的转型、基础设施的建设以及消费者的接受度等。 具体到各国，应该说，引领新能源汽车发展的主要还是美国、日本以及欧洲的一些国家，这些国家起步比我国要早很多，它们的发展也各有侧重。 美国长期侧重降低石油依赖、确保新能源安全的战略，将发展新能源汽车作为交通领域实现根本上摆脱石油依赖的重要措施，并以法律法规的形式确定了新能源汽车的战略地位。早在克林顿时期，美国就提出了以提高燃油经济性为目标的计划，混合动力是当时主要的技术解决方案。到了布什时期，变为追求零排放和零石油依赖，技术解决方案主要是氢燃料电池汽车，后来还有一个计划，想用十年的时间实现20%的石油替代和节约，主要措施是生物质燃料。国际金融危机以后，奥巴马政府将大力发展电动汽车作为实施新能源战略的重要内容，提出了总额40亿美元的动力电池以及电动汽车研发和产业化的计划，产品上，选择了以插电式混合动力电动车为重点。
我国火电厂未来的发展方向
我国火电厂未来的发展方向 一、我国火电厂今后的发展趋势 1、大规模发展超超临界机组 亚临界机组参数16.7Mpa/538℃/538℃供电热效率约为38%，超临界机组参数24.1Mpa/538℃/538℃供电热效率约为41%。超超临界机组参数27.5Mpa/580℃/580℃供电热效率约为43%。蒸汽参数愈高，热效率也随之提高。热力循环分析表明，在超超临界机组参数范围的条件下，主蒸汽压力提高1Mpa，机组的热耗率就可下降0.13%～0.15%；主蒸汽温度每提高10℃，机组的热耗率就可下降0.25～0.30%；再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热耗率就可下降0.15%～0.20%。在一定的范围内，如果采用二次再热，则其热耗率可较采用一次再热的机组下降1.4%～1.6%。超临界机组的热效率比亚临界高2%～3%，超超临界机组的热效率比超临界机组的高约2～4%左右。如果600MW燃煤机组采用超超临界技术，按2013年1-8月供电煤耗302g/kwh计算，比同容量亚临界机组320g/kwh的供电煤耗减少18 g/kwh，按年运行5000 小时计算，一台600MW 超超临界机组可比同容量亚临界机组节约标煤近5.4万吨/年，相当于减少SO?排放891吨/年，NOx 排放842吨/年。按此计算，超超临界机组减排的规模是相当可观的。所以超超临界机组对节能降耗，建设资源节约型、环境友好型社会，实现电力工业可持续发展具有重要意义。国家发改委在“十一五”发展规划中对火电发展提出的要求是大力发展600MW及以上的超（超）
临界机组，采用高效洁净发电技术改造现役火电机组，实现“上大压小”。超超临界机组单位造价低、环保性能好、技术含量高，发电煤耗少，是目前最先进的燃煤发电机组。用超超临界机组作为中小机组更新换代的一种主要模式已经成为共识，加快超超临界机组的建设已是势在必行。 2、燃气机组 国家为遏制火电污染物的排放总量，推出了火电脱硫脱硝政策和相应的补贴电价，但投入巨大。在PM2.5标准严格执行的情况下，火电势必将会在经济发达地区受到抑制，而清洁的天然气发电则将拥有更大的市场空间。根据《石油和化学工业“十二五”发展指南》，为实现节能减排和环境治理的目标，未来五到十年我国能源结构调整将向新能源、清洁能源倾斜，特别是属于清洁能源的天然气将获得巨大的发展空间。预计到2015年，我国天然气占一次能源消费的比例将提高到7-8%，“十二五”末天然气消费量有望达到2300亿立方米以上，并保持年均约18%的复合增速。而我国非常规天然气开发潜力巨大，远景资源量达到常规天然气的4倍左右，随着新技术的逐步应用，未来增储上产空间巨大。在天然气供应能力不断增强的背景下，燃气经销商将有更多的富余气源，自建天然气电厂既可以消化多余的天然气，也能够丰富业务构成，提高自身盈利能力。对于电力集团来讲，主要经济发达地区出于保护环境考虑，新批火电机组将以天然气为主，电力集团未来投资重点势必向天然气电厂转移。 天然气发电包括集中式发电与分布式发电两种模式，由于天
电动车整车企业发展现状及未来趋势
电动车整车企业发展现状及未来趋势 引言 无锡市作为中国电动车（摩托车）工业的发源地之一，电动车产业也已成为无锡市一个富有代表性的优势产业，无锡也是电动车行业较强竞争力的产业集群，目前与浙江、天津并驾齐驱，成为我国电动车生产的三大板块之一。近年来，尽管无锡地区电动车行业发展迅猛但也存在着一定的问题。大量同质化、低质化、低价格的产品充斥市场，加之消费者的新鲜感渐渐消失，电动自行车不再受追捧。在业界看来，这些因素增大了电动自行车行业规模扩张的难度。无锡的电动车行业要怎样才能更具备全国乃至国际上的竞争力，中小企业怎样在日益严峻的市场环境下生存？本文通过实地调查了解从企业视角分析无锡市中小型电动车企业的发展现状及问题，根据分析结果提出相应的企业整合建议措施，以促进电动车产业健康持续稳定的发展。 1 中小型电动车企业现状 1.1 行业整体情况 （1）产量高，但规模效应不明显 2014年，无锡锡山电动车整车产量达到700万辆，约占全国的30%，全省的90%，堪称全国最大的电动自行车产业园。但并没有形成真正意义上的规模生产和规模销售，相对于全国以及整个无锡地区的规模来说，龙头性产业规模优势并不突出; （2）产品差异化不明显，价格竞争大 大部分企业仍然把重点放在低端产品上，同时仍停留在价格战的时代。很多企业缺乏核心技术和品牌意识，使得产品差异化较小、附加值较低。 （3）行业还存在诸多限制性因素 行业标准不统一、电池安全性不高、城市政策限制等因素都在影响电动自行车产业的健康发展。 （4）行业恶性竞争激烈，“马太效应”日渐凸显 近年来，以中小民营企业为主的电动自行车产业遭到很大冲击，产业不景气一直在持续，特别是年产电动车5万辆以下的中小企业受到的打击最大，面临着大幅减产、停产。 1.2 经济效益下降
国内外电动汽车充电设施发展状况研究
国内外电动汽车充电设施发展状况研究 时间:2011-01-14 来源:华中电力科学研究院作者:鲁莽,周小兵,张维介绍了国内外电动汽车充电设施的发展状况，对未来我国电动汽车充电的商业模式及发展前景进行了初步研究，提出积极推动电动汽车充电设施建设应是电网企业义不容辞的责任。 电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，按照目前技术的发展方向或者车辆驱动原理，可划分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车三种类型。近年来，我国电动汽车行业取得了快速发展，攻克了一系列关键技术难题，在部分领域已实现了与日美欧等国同步发展。目前我国发展电动汽车已具有消费市场规模大、制造成本低、技术取得局部突破、资源保障能力强的四大优势。在技术突破和政策扶持的双重刺激下，我国电动汽车已处于市场引爆的临界点，预计未来两年电动汽车的市场规模和生产规模将迅速扩大，电动汽车将进入快速成长期。电动汽车充电设施是电动汽车产业链的重要组成部分，在电动汽车产业发展的同时还应该充分考虑充电设施的发展。 1 电动汽车充电的基本方式 目前常用的电动汽车充电方式有慢充、快充和快换三种： (1) 慢充方式。慢充一般以较小交流电流进行充电，充电时间通常为6～10 h，慢充方式一般利用晚间进行充电，充电时可以采用晚间低谷电价，有利于降低充电成本，但是难以满足使用者紧急或者长距离行驶需求。慢充一般采用单相220V/16A 交流电源，通过车载充电器对电动汽车进行充电，车载充电器可采用国标三口插座，基本不存在接口标准的问题。电动汽车慢充一般通过充电桩进行。 (2) 快充方式。快充又称应急充电，以较大直流电流在20 min 至1 h 内，为电动汽车提供短时充电服务，快充方式可以解决续航里程不足时电能补给问题，但是对电池寿命有影响，因电流较大，对技术、安全性要求也较高。快充的特点是高电压、大电流，充电时间短（约1 h）。目前，这种充电方式的充电插口的针脚定义、电压、电流值、控制协议等均没有国家标准，也没有国际标准，已投入使用的充电机和电动车电池充电插口均由各生产厂家自定，世界各国都在积极争夺标准的制订权，各大电动汽车厂家也纷纷抢先投放产品，抢占市场、提高占有率，试图使多数充电站不得不采用其充电设备，从而成为事实标准。快充方式主要在充电站中进行。 (3) 快换方式。快换则是通过直接更换车载电池的方式补充电能，换电时间与燃油汽车加油时间相近，大约需要5～10 min。快换方式最为便捷，但是需要
我国纯电动公交车行业发展前景和趋势分析
我国纯电动公交车行业发展前景和趋势分析 随着我国“公交优先”战略的持续推行，截止“十二五”末，全国公共汽车保有量要达60万辆，较2010年增长20万辆。公交车市场在未来是一个持续增长的市场。而随着国家启动“十城千辆”新能源汽车推广工程，纯电动公交车以其零污染，低运行成本的特点在公交市场将呈爆发式增长。本文将用影响企业可持续盈利能力的七种力量模型来分析我国纯电动公交车行业的发展前景和趋势。 一、纯电动公交车行业产业竞争强度分析 在影响企业持续盈利能力的七种力量中，企业所在行业的竞争强度居于核心地位，也就是说一个企业是否发展得好，最大的外部环境因素就是所在行业的竞争强度。纯电动公交车行业属于发展时间不长的新兴行业，其竞争强度应该属于中等或者较弱的水平，总体发展空间较大。具体而言，国内成规模的纯电动公交车生产销售企业主要有比亚迪公司、福田公司、安凯公司和宇通公司，为数不多的竞争对手表明行业竞争强度不大，行业内的各个企业均有较为自由的发展空间。如果该行业中的某些企业能够运用恰当的竞争策略并获得有力的市场地位，企业的盈利应该会很可观。 二、纯电动公交车行业替代品威胁分析 1.轨道交通：城市轨道交通是一种依托轨道运行，借助电力驱动，以列车编组方式在城市区域快速行驶的交通工具，是一种现代化的城市公共客运系统。作为城市公共交通系统的一个重要组成部分，目前
城市轨道交通有地铁、轻轨、市郊铁路、有轨电车、单轨铁路以及悬浮列车等多种类型，号称“城市交通的主动脉”。它具有速度快、容量大的特性，适用于市内和城郊之间大规模的、集中性的、定点、定时、定向的出行需求，成为现代城市公共客运交通体系的骨干。 2.传统公交车 传统公交车也在环保节能方面不断进行着改进，如全铝合金车身可以降低车重，宇通的节能助驾系统，节能的轮胎技术，其中液化天然气汽车是效果最明显的，也是近年来各国大力推广的。 总的来说，轨道交通与常规公交是竞争合作关系，两者构成城市公共交通系统的不同层次、不同功能、不同服务水平的整体。液化天然气公交车与燃油车比在环保，经济性，安全性方面都有明显优势，可以作为传统燃油车的替代。但其毕竟还是燃料车，依然存在环境污染，并不能像纯电动公交一样做到零污染。轨道交通可以作为电动公交的补充，而液化天然气公交可以作为燃油车向电动车过渡的一个中间产品，因此，轨道交通和传统公交车都不对纯电动公交车产生威胁。 三、纯电动公交车行业潜在进入者的威胁分析 传统客车厂家是目前城市公交的主要提供者，在国家大力推动纯电动公交的政策刺激下，这些厂家都摩拳擦掌，意欲进入纯电动大巴市场。这些厂家有完善的销售渠道，先进的整车制造技术，具备做纯电动公交车的先天优势。但纯电动汽车产业有很高的技术壁垒，进入的企业需要掌握动力电池，驱动电机，电池管理系统等核心技术，而突破这些技术壁垒需要投入很大的人力，物力，财力，因此该行业
电动汽车的现状和发展趋势
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电动汽车的现状和发展趋势 作者：陈清泉， 孙立清， CHEN Qing-quan， SUN Li-qing 作者单位：陈清泉,CHEN Qing-quan(香港大学,香港特别行政区,999077)， 孙立清,SUN Li-qing(北京理工大学机械与车辆工程学院,北京,100081) 刊名： 科技导报 英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY REVIEW 年，卷(期)：2005,23(4) 被引用次数：25次 参考文献(9条) 1.Sun Liqing;Chen Jie Review of R&D and Market Predication of Hybrid Electric Vehicle for Green Transportation 2.Sun Liqing;Ji Wen;Chen Jie;Zhou Heliang Overview of the EV Research in China 2004 3.Sun Liqing;Liu Yan;Chen Yong;Shi Peiji Fuel Cell Progress and Its Application in Field of Transportation in China 4.C C Chan;K T Chau Modern Electric Vehicle Technology 2001 5.Cheng Ximing;Lu Languang;Liu Mingji;Gao Dawei, Wang Haiyan, Pei Pucheng Ouyang Minggao A 50kW PEM Fuel Cell Engine Test System 2004 6.Heliang Zhou EV progress in China(CDROM) 2003 7.C.C. Chan The State of the Art of Electric Vehicles[外文期刊] 2004(02) 8.C C Chan;Y S Wong Electric Vehicles Charge Forward[外文期刊] 2004(02) 9.C C Chan;Y S Wong The State of the Art of Electric Vehicles Technology[外文会议] 2004 引证文献(25条) 1.赵富强.陈耘.秦远建面向产业化的电动汽车示范运营发展战略构想[期刊论文]-汽车工业研究 2010(2) 2.温家鹏.姜久春.张维戈.文锋电池更换模式下电池管理系统的研究[期刊论文]-高技术通讯 2010(4) 3.黄炘.钱国刚电动汽车用电机及控制器试验分析[期刊论文]-沈阳师范大学学报（自然科学版） 2010(2) 4.夏德建电动汽车研究综述[期刊论文]-能源技术经济 2010(7) 5.岳小伟.王震坡.程潇骁.聂海棹.刘原林民众对电动汽车认知的实证研究——基于1027位民众的问卷调查[期刊论文]-科技创新导报 2010(30) 6.张磊.王学亮.娄欣轩国外促进电动汽车发展的财税政策及启示[期刊论文]-合作经济与科技 2010(23) 7.李钰.胡先锋基于燃油经济性的并联式混合动力汽车传动系参数优化[期刊论文]-上海汽车 2009(5) 8.廖水容混合动力燃料电池客车发展趋势[期刊论文]-淮阴工学院学报 2009(1) 9.杨峰.傅俊纯电动汽车经济性比较与分析[期刊论文]-武汉理工大学学报（信息与管理工程版） 2009(2) 10.戴福祥面向产业化的电动汽车示范运营发展战略研究[期刊论文]-科技进步与对策 2009(16) 11.阮诗峰.全书海.陈启宏.谢长君可软配置燃料电池发动机控制系统研究[期刊论文]-微计算机信息 2008(31) 12.谢长君.全书海.姚玲基于粒子群优化模糊控制器的电动汽车再生制动控制策略研究[期刊论文]-武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2008(4) 13.刘钊.张超新型油电混合动力传动装置运行模式应用分析[期刊论文]-同济大学学报(自然科学版) 2008(9) 14.刘钊.杨悦卿.张超一种新型混合动力传动方案[期刊论文]-机械设计与制造 2008(9) 15.王瑛.王贺武.欧阳明高电动汽车微型化发展路径分析[期刊论文]-电源技术 2008(4)
电力电子技术器件的现状及发展趋势
电力电子技术器件的现状及 发展趋势 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
电力电子技术器件的现状及发展趋势 【摘要】电力电子技术在节约能源与绿色电源技术方面扮演着重要角色。它已经发展为电气工程学科最为重要、最为活跃的一个分支。近年来，电力电子器件在性能方面获得了很大的提高，未来发展的主流是提高电流和电压的等级、提高工作频率、缩小体积、高度模块化和高工作效率化，并根据电力电子装置的需要协调电压、电流和频率之间的关系。 【关键词】电力电子学; 节约能源；电力电子器件; New Trends of DeveloPment Of Electronic Technology Abstract:Power electronic techology play very important roles in the technology ofsaving power and green power supply. It has developed into one of the most important and the most active branch of electric engineering subject. In recent years, power electronics device in terms of performance obtained the very big enhancement，The future of the mainstream of development is to improve the current and voltage level, improve the working frequency, reduced volume, highly modular and high work efficiency, and according to the need of the power electronic device to coordinate the relationship between the voltage, current and frequency. Key word:Power electronic： save energy ；Power electronic devices（文献[2]） 引言： 所谓电力电子技术就是使用电力半导体器件及电子技术对电气设备的电功率进行变控制的技术。它以实现“高效率用电和高品质用电”为目标，是一门综合电力半导体器件、电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术等许多学科的交叉学科。电力电子器件是电力电子技术的基础和源头。在电力电子器件中，GTO 晶闸管、整流管、IGCT、GTR 的发展速度减缓；,MOS场控半导体器件以其优异的特性已成为主流器件，并将成为未来电力半导体器件研究的主流。对IGBT,MOSFET 和IECT 这些以 ,MOSFET 作为控制级，且具有高的工作频率的器件，其研究的核心是提高电压和电流容量；静电感应类电力半导体SIT、SITH的研究将受到重视电力电子技术是电子学发展的新领域.近年来,国内外电力电子产品的开发和电力电子技术的应用有了很大的发展.本文就国内外电力电子技术发展现状、前景预测、产品市场及对策措施进行分析和比较,并提出国内(上海)电力电子技术和器件的发展目标与发展重点。由于电能是人类活动的主要能源,而电力电子技术能有效地节能降耗,所以被看作是国民经济各部门、国防建设和人