电力电子器件的发展及应用
电力电子器件的发展历程
电力电子器件的发展历程电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。
l 1904年出现了电子管（Vacuum tube)，能在真空中对电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开了电子技术之先河l 20年代末出现了水银整流器（Mercury Rectifier ），其性能和晶闸管（Thyristor ）很相似。
在30年代到50年代，是水银整流器发展迅速并大量应用的时期。
它广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电所、轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电l 1947年美国贝尔实验室发明晶体管(Transistor)(Transistor)，，引发了电子技术的一场革命l 1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管（Thyristor ）l 1960年我国研究成功硅整流管（Silicon Rectifying Tube/Rectifier Diode Diode））l 1962年我国研究成功晶闸管（Thyristor Thyristor））l 70年代出现电力晶体管（Giant Transistor Transistor－－GTR ）、电力场效应管（Metallic Oxide Semiconductor Field Effect Transistor Oxide Semiconductor Field Effect Transistor－－MOSFET ）l 80年代后期开始：复合型器件。
以绝缘栅极双极型晶体管（Insulated －Gate Bipolar Transistor －IGBT ）为代表,IGBT 是电力场效应管（MOSFET ）和双极结型晶体管（ Bipolar l 90年代主要有：功率模块（Power Module ）：为了使电力电子装置的结构紧凑、体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助元件做成模块的形式，这给应用带来了很大的方便。
电力电子技术的发展趋势及应用
电力电子技术的发展趋势及应用半导体的出现成为20世纪现代物理学的一项最重大的突破，标志着电子技术的诞生。
而由于不同领域的实际需要，促使半导体器件自此分别向两个分支快速发展，其中一个分支即是以集成电路为代表的微电子器件，而另一类就是电力电子器件，特点是功率大、快速化。
自20世纪五十年代末第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子的诞生。
电子电力技术包括电力电子器件、变流电路和控制电路3部分，是以电力为处理对象并集电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的综合性学科。
电力技术涉及发电、输电、配电及电力应用，电子技术涉及电子器件和由各种电子电路所组成的电子设备和系统，控制技术是指利用外加的设备或装置使机器设备或生产过程的某个工作状态或参数按照预定的规律运行。
电力电子器件是电力电子技术的基础，电力电子器件对电能进行控制和转换就是电子电力技术的利用。
在21世纪已经成为一种高新技术，影响着人们生活的各种领域，因此对对电子电力技术的研究具有时代意义。
传统电力电子技术是以低频技术处理的，现代电力电子的发展向着高频技术处理发展。
其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，在不断的发展中促进了现代电力电子技术的广泛应用。
电力电子技术在1947年晶体管诞生开始形成，接着1956的晶闸管的出现标志电力电子技术逐渐形成一门学科开始发展，以功率MOS-FET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件的出现，表明已经进入现代电子电力技术发展时代。
1.整流器时代在60年代到70年代被称为电力电子技术的整流时代。
该期间主要是大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用。
1948年的晶体管的出现引发了电子工业革命，半导体器件开始应用与通信领域，1957年，晶闸管的诞生扩展了半导体器件功率控制范围，属于第一代电力电子器件。
电力系统中的电力电子器件及其应用
电力系统中的电力电子器件及其应用在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定运行和高效发展至关重要。
电力电子器件作为电力系统中的关键组成部分，正发挥着日益重要的作用。
它们的出现和应用，为电力系统的优化、控制和能源转换带来了革命性的变化。
电力电子器件是一种能够对电能进行高效控制和转换的半导体器件。
常见的电力电子器件包括二极管、晶闸管、晶体管（如 MOSFET 和IGBT）等。
这些器件具有不同的特性和性能，适用于各种不同的电力系统应用场景。
二极管是最简单的电力电子器件之一，它只允许电流单向通过。
在电力系统中，二极管常用于整流电路，将交流电转换为直流电。
例如，在电源适配器中，二极管将交流市电整流为直流电，为电子设备提供稳定的电源。
晶闸管则是一种具有可控导通特性的器件。
通过施加合适的触发信号，可以控制晶闸管的导通和关断。
晶闸管在电力系统中的应用非常广泛，如用于高压直流输电系统中的换流器、无功补偿装置等。
通过控制晶闸管的导通角，可以实现对交流电压和电流的调节，从而达到控制无功功率和提高电能质量的目的。
MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是现代电力电子系统中常用的晶体管器件。
它们具有开关速度快、导通电阻小、驱动功率低等优点。
MOSFET 适用于高频、小功率的应用场景，如开关电源、电动汽车充电器等。
IGBT 则在中大功率的电力变换领域表现出色，如变频器、新能源发电系统中的逆变器等。
在电力系统中，电力电子器件的应用范围十分广泛。
首先，在发电环节，可再生能源的开发和利用离不开电力电子技术。
例如，太阳能光伏发电系统中，通过电力电子逆变器将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电并并入电网。
风力发电系统中，电力电子变流器用于控制风机转速，实现最大功率跟踪，同时将风机发出的交流电转换为符合电网要求的电能。
在输电环节，高压直流输电技术凭借其输电距离远、输电容量大、损耗低等优势，成为了远距离大容量输电的重要手段。
电力电子器件原理
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轨道交通
在城市轨道交通中，电力电子器 件用于实现牵引供电和信号控制 。
在磁悬浮列车中，电力电子器件 可以实现高效的电机控制和能量 回收。
在高速铁路中，电力电子器件用 于实现列车牵引和供电系统的控 制。
在轨道交通的自动化和智能化方 面，电力电子器件也发挥着重要 的作用。
05 电力电子器件的未来发展
智能化与网络化的趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，电力电子器件的智能化成为一种趋势。智能化能够提高电力电子系统的自适应性、可 靠性和容错性，实现更加高效和智能的能源管理。
网络化
通过互联网和物联网技术，将电力电子器件与智能终端、云计算等相互连接，实现远程监控、数据采集和智能控 制等功能。网络化的电力电子器件能够提高能源利用效率和可再生能源的接入能力，促进能源的可持续发展。
热特性
最大结温
指电力电子器件在工作过程中所允许的最高结温， 超过此温度将导致器件性能下降或损坏。
热阻
指电力电子器件在工作过程中因温度升高而产生 的热量传导阻力。
散热设计
为确保电力电子器件的正常工作，需要采取有效 的散热措施，如散热片、风冷或液冷等。
安全工作区
安全工作区
指在规定的电源电压和负载电流范围内，电力电子器件能够安全、可靠地工作 而不会发生损坏或性能下降的区域。
新材料与新工艺的应用
新材料
随着科技的发展，新型材料如碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN） 等在电力电子器件中的应用越来越广泛。这些新材料具有更高 的热导率、禁带宽度和击穿场强等特点，能够提高电力电子器 件的效率和可靠性。
新工艺
新型工艺技术如薄膜工艺、微纳加工技术等在电力电子器件 制造中逐渐得到应用。这些新工艺能够减小器件尺寸、降低 制造成本和提高集成度，为电力电子器件的发展提供了新的 可能性。
电力电子器件的最新发展现状
静电感应晶体管 SIT是一种电压控制器件。在零栅压或很小旳负栅压 时，沟道区已全部耗尽，呈夹断状态，接近源极一侧旳沟道中出现呈马 鞍形分布旳势垒，由源极流向漏极旳电流完全受此势垒旳控制。在漏极 上加一定旳电压后，势垒下降，源漏电流开始流动。漏压越高,越大,亦即 SIT旳源漏极之间是靠漏电压旳静电感应保持其连接旳,所以称为静电感 应晶体管。
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和双极型晶体管相比,SIT具有下列旳优点：①线性好、噪声小。用 SIT制成旳功率放大器,在音质、音色等方面均优于双极型晶体管。②输 入阻抗高、输出阻抗低，可直接构成OTL电路。③SIT是一种无基区晶体 管，没有基区少数载流子存储效应，开关速度快。④它是一种多子器件， 在大电流下具有负温度系数，器件本身有温度自平衡作用，抗烧毁能力 强。⑤无二次击穿效应，可靠性高。⑥低温性能好，在-19℃下工作正常。 ⑦抗辐照能力比双极晶体管高50倍以上。
电子技术旳开端。今后，晶闸管(SCR)旳派生器件越来越多， 到了70年代
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已经派生了迅速晶ห้องสมุดไป่ตู้管、逆导晶闸管、双向晶闸管、不对称晶闸管等半 控型器件，功率越来越大，性能日益完善。但是因为晶闸管本身工作频 率较低（一般低于400Hz），大大限制了它旳应用。另外，关断这些器 件，需要逼迫换相电路，使得整体重量和体积增大、效率和可靠性降低。 全控型器件——第二代电力电子器件
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器件中是最高旳。另外，MCT可承受极高旳di/dt和du/dt， 使得其保护电路能够简化。MCT旳开关速度超高GTR,开关 损耗也小。
MCT曾一度被以为是一种最有发展前途旳电力电子器件 。所以，20世纪80年代以来一度成为研究旳热点。但经过十 数年旳 研 究 ，其关键技术问题没有大旳突破，电压和电流容 量都远未到达预期旳数值，未能投入实际应用。而其竞争对 手IGBT却进展飞速，所以，目前从事MCT研究旳人不是诸 多。
电力电子技术-电力电子器件的原理与特性
IR
Vo
VS +
-
IZ
DZ
RL
(a)整流
(b)续流
(c)限幅
(d)钳位
图2.6 二极管的整流、续流、限幅、钳位和稳压应用
(e)稳压
本章内容
2.3 晶闸管（SCR）
2. 3 晶闸管
一、名称 ➢晶闸管 （Thyristor） ➢可控硅
（SCR）
二、外形与符号 ➢螺栓式结构 (<200A) ➢平板式结构 (>200A)
• N型半导体： 掺入微量5价元素（磷、锑、鉮等）
自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。 • P型半导体：
掺入微量3价元素（硼、镓、铟等） 空穴为多数载流子，自由电子为少数载流子。
半导体基础知识
器件原理
• PN结（异型半导体接触现象） • （1）扩散运动（多数载流子）
自由电子由 N区 向 P区 空 穴由 P区 向 N区 （2）漂移运动（少数载流子） 与扩散运动相反
三、SCR的工作原理（续）
（2）按晶体管原理可得：
IA
2 I G I CBO1 I CBO2 1 ( 1 2 )
其中： α1、α2分别是晶 体管T1、T2的共基极电 流增益； ICBO1、ICBO2分 别是晶体管T1、T2的共 基极漏电流。
❖双极型器件：有两种载流子参与导电，如二 极管、 晶闸管、GTO、GTR、IGCT、SITH等。
❖复合型器件：由MOSFET与晶体管、晶闸管复 合而成，如IGBT、IPM、MCT等。
➢ 按门极驱动信号的种类（电流、电压）分类： ❖电流控制型器件 如晶闸管、GTO、GTR、 IGCT、SITH等
❖电压控制型器件 如MOSFET、IGBT、IPM、 SIT、MCT等
电力电子技术在电网中的应用
电力电子技术在电网中的应用随着电网建设的不断完善和电气化进程的加速推进，电力电子技术在电网中的应用越来越广泛。
其应用领域包括能源转换、电力控制、电力传输、电力质量等多个方面，为电网建设和运行提供了崭新的可能性。
一、电力电子技术的发展历程电力电子技术起源于20世纪60年代，当时人们开始利用晶体管和场效应晶体管等半导体器件进行电力控制。
70年代时出现了集成电路，电力电子技术取得了长足的发展。
80年代开始，人们开始研究高频开关电源和成熟的散热技术，电力电子技术发展得更加迅速。
90年代，功率半导体器件技术得到了进一步提升，研究者开始致力于将应用领域扩展至电网。
21世纪以来，高压直流输电、储能技术、微电网、智能电网等领域中更多的电力电子技术得到了广泛的应用。
二、电力电子技术在电网中的应用1. 高压直流输电技术高压直流输电技术作为电力电子技术在电网中的重要应用之一，已成为当前最先进、最有效的输电方式之一。
高压直流输电利用半导体器件配合控制电路，实现对大功率电能的调节和传输，大大提高了电力传输的效率和稳定性。
高压直流输电技术应用于长距离输电和海底电缆传输时，其优良的性能表现尤为突出。
2. 功率因数修正与无功补偿技术功率因数修正与无功补偿技术是电力电子技术在电网控制领域的主要应用之一。
利用半导体器件的可控性，实现电容电感等元件在电网中的无功调节和电路分合，增强了电力品质，提高了电网的稳定性和可靠性。
3. 高压马达控制技术高压马达控制技术是电力电子技术在电动机系统中的应用。
通过控制器实现对电压、电流、频率等参数的调节，使电动机在高效运行的同时，也保证了电网的稳定性和安全性。
4. 光伏电站与风力发电技术在光伏电站与风力发电等新型能源中，电力电子技术被广泛应用，既保证了光伏电池片和风力发电机的高效稳定运行，又实现了将发电与电网互联的关键性作用，提高了能源利用效率。
5. 电能质量控制技术电能质量控制技术利用电网动态反馈控制方法，实现对电力波形的精确调整与控制。
新型电力电子元器件研究及应用
新型电力电子元器件研究及应用随着电力电子技术的不断发展，电子器件的种类和功能也得到了极大的拓展。
新型电力电子元器件不仅仅包括经典的半导体器件，还涵盖了各种新型器件，如功率集成芯片、SiC器件、GaN器件等。
这些新型器件的出现，让电力电子系统性能得到了显著提升，同时也推动了电力电子领域的技术进步。
1. 功率集成芯片的应用功率集成芯片（PIC）是一种具有高度集成化的、尺寸小、功率密度大的电力电子元器件。
相比传统的电力电子系统，采用PIC可以大幅提升系统的功率密度和效率。
同时，PIC的制造成本也相对较低，便于批量制造和应用。
目前，PIC已经在电机驱动、DC-DC转换、太阳能逆变、LED 驱动等领域得到了广泛应用。
以电机驱动为例，现代电机驱动系统一般由三个模块组成：控制模块、功率模块和传感器模块。
而采用PIC后，三个模块可以通过一个芯片实现，大大减小了系统体积、提高了效率、降低了故障率。
这种集成技术的应用有利于实现小型化、智能化、高效能的电力电子系统。
2. SiC器件的发展SiC（碳化硅）是一种WBG（宽禁带半导体）材料，相比传统的Si（硅）材料，具有更高的导通电流密度、更高的崩溃电场和更高的耐热温度。
因此，基于SiC的电力电子元器件具有更小的尺寸、更低的开关损耗和更高的开关频率。
目前，SiC器件已经广泛应用于电动汽车、高速列车、船舶、飞机等场合。
以电动汽车为例，传统的Si器件无法满足高速充电、快速加速等要求。
而采用SiC器件后，可以实现高达350kW的超级充电功率，保障了快速充电需求。
同时，SiC器件的应用还可以提高电动汽车驱动电机的效率，延长电池寿命，降低系统成本。
3. GaN器件的发展GaN（氮化镓）也是一种WBG材料，与SiC类似，具有更高的导通电流密度、更高的崩溃电场和更高的极限工作温度。
与SiC 不同的是，GaN器件的制造成本更低，适用于低压高频领域。
因此，基于GaN的电力电子元器件成为了高频应用的首选。
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电力电子器件的发展及应用研1506 苏智清摘要：本文简单介绍了电力技术的分类, 回顾了电力电子技术及其器件的发展过程, 说明了现在主流的电力电子器件的工作原理、应用范围及其优缺点, 探讨了在本世纪中新型电力电子器件的应用。
关键词：复合型电力电子器件；新型材料的电力电子器件；电力电子器件的应用1引言电力电子学是电工学的一个分支，是由电力系统、控制理论与电子学等学科共同发展起来的一个新型边缘性学科。
电力电子学的主要特点是具有很强的应用性，同时与其他学科有着很好的交叉融合性，这也是电力电子学的基础理论与应用技术能够在短短几十年间飞速发展的一个相当重要的因素。
目前，电力电子技术的应用已经从机械、石化、纺织、冶金、电力、铁路、航空、航海等一系列领域，进一步扩展到汽车、现代通信、家用电器、医疗设备、灯光照明等各个领域。
进入 21 世纪，伴随着新理论、新器件、新技术的不断涌现，尤其是与微电子技术的日益融合，电力电子技术作为信息产业和传统产业之间的桥梁，在国民经济中必将占有越来越重要的地位，在各领域中的应用也必将不断得到拓展。
2电力电子器件的发展2.1半控型器件上世纪50年代，美国通用电气公司发明世界上第个晶闸管，标志电力电子技术的诞生。
此后，晶闸管得到了迅速发展，器件容量越来越大，性能得到不断提高，并产生大量派生器件，如快速晶闸管逆导晶闸管等等。
但是，晶闸管作为半控型器件，只能通过门极导通，不能控制关断。
要关断必须通过强迫换相电路，从而装置体积增大，复杂程度提高，效率降低。
另外，晶闸管为双极型器件，有少子效应，所以工作频率低，由于这些原因，使得晶闸管的应用受到限制。
虽然晶闸管有以上缺点，但由于它的大电压大电流特性，使在高压直流输电静止无功补偿，大功率和高压变频调速等方面仍占有重要位置。
2.2全控型器件2.2.1门极可关断晶闸管（GTO）GTO有对称，非对称和逆导三种类型。
对称GTO通态压降小，抗浪涌能力强，易于提高耐压能力。
逆导型GTO是在同一芯片上将GTO与整流二极管反并联制成的集成器件，不能承受反向电压，主要用于中等容量的牵引驱动中。
在当前各种自关断器件中，GTO容量做大，工作最低。
GTO是电流控制型器件，因而关断需要很大的反向驱动电流。
目前，GTO在低于2000V某些领域被GTR和IGBTDE所替代，但在大功率电力牵引有明显优势。
2.2.2大功率晶体管（GTR）GTR是一种电流控制的双极双结电力电子器件，它既具备晶体管的固有特性，又增加功率容量，因此，由它组成的电路灵活，成熟，开关损耗小，开关时间短，在电源电机控制，通用逆变器等中等容量，中等频率的电路中广泛应用。
GTR的缺点驱动电流较大，耐浪涌电流能力差，易受二次击穿损坏。
在开关电源GTR渐渐被功率MOSFET和IGBT代替。
2.2.3功率MOSFET功率 MOSFET 是一种电压控制型单极晶体管，它是通过栅极电压来控制漏极电流的，因而它的一个显着特点是驱动电路简单、驱动功率小；仅由多数载流子导电，无少子存储效应，高频特性好，工作频率高达 100k Hz 以上，为所有电力电子器件中频率之最，因而最适合应用于开关电源、高频感应加热等高频场合；没有二次击穿问题，安全工作区广，耐破坏性强。
功率 MOSFET 的缺点是电流容量小、耐压低、通态压降大，不适宜运用于大功率装置。
2.3复合型电力电子器件2.3.1绝缘门极双极型晶体管（IGBT）IGBT 可视为双极型大功率晶体管与功率场效应晶体管的复合。
通过施加正向门极电压形成沟道、提供晶体管基极电流使 IGBT 导通；反之，若提供反向门极电压则可消除沟道、使 IGBT 因流过反向门极电流而关断。
IGBT 集 GTR 通态压降小、载流密度大、耐压高和功率 MOSFET 驱动功率小、开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好的优点于一身，因此备受人们青睐。
它的研制成功为提高电力电子装置的性能，特别是为逆变器的小型化、高效化、低噪化提供了有利条件。
比较而言，IGBT 的开关速度低于功率 MOSFET，却明显高于 GTR；IGBT 的通态压降同 GTR 相近，但比功率 MOSFET 低得多；IGBT 的电流、电压等级与 GTR 接近，而比功率 MOSFET 高。
由于 IGBT 具有上述特点，在中等功率容量 (600V 以上)的UPS、开关电源及交流电机控制用 PWM 逆变器中，IGBT 已逐步替代 GTR 成为核心元件。
2.3.2MOS控制晶闸管（MCT）MCT 最早由美国 GE 公司研制，是由 MOSFET 与晶闸管复合而成的新型器件。
每个 MCT 器件由成千上万的 MCT 元组成，而每个元又是由一个PNPN 晶闸管、一个控制 MCT 导通的MOSFET 和一个控制 MCT 关断的MOSFET 组成。
MCT 工作于超掣住状态，是一个真正的 PNPN 器件，这正是其通态电阻远低于其它场效应器件的最主要原因。
MCT 既具备功率MOSFET 输入阻抗高、驱动功率小、开关速度快的特性，又兼有晶闸管高电压、大电流、低压降的优点。
其芯片连续电流密度在各种器件中最高，通态压降不过是 IGBT 或 GTR 的 1/3，而开关速度则超过 GTR。
此外，由于 MCT 中的 MOSFET 元能控制 MCT 芯片的全面积通断，故 MCT 具有很强的导通 di/dt 和阻断 d V/dt 能力，其值高达 2000A/s 和 2000V/s。
其工作结温亦高达 150～200℃。
2.3.3功率集成电路（PIC）PIC 是电力电子器件技术与微电子技术相结合的产物，是机电一体化的关键接口元件。
将功率器件及其驱动电路、保护电路、接口电路等外围电路集成在一个或几个芯片上，就制成了 PIC。
一般认为，PIC 的额定功率应大于 1W。
功率集成电路还可以分为高压功率集成电路(HVIC)、智能功率集成电路(SPIC)和智能功率模块(IPM)。
HVIC 是多个高压器件与低压模拟器件或逻辑电路在单片上的集成，由于它的功率器件是横向的、电流容量较小，而控制电路的电流密度较大，故常用于小型电机驱动、平板显示驱动及长途电话通信电路等高电压、小电流场合。
已有110V/13A 和 550V/0.5A、80V/2A/200k Hz 以及 500V/600m A 的HVIC 分别用于上述装置。
SPIC 是由一个或几个纵型结构的功率器件与控制和保护电路集成而成，电流容量大而耐压能力差，适合作为电机驱动、汽车功率开关及调压器等。
IPM 除了集成功率器件和驱动电路以外，还集成了过压、过流、过热等故障监测电路，并可将监测信号传送至 CPU，以保证 IPM 自身在任何情况下不受损坏。
当前，IPM 中的功率器件一般由 IGBT 充当。
由于 IPM 体积小、可靠性高、使用方便，故深受用户喜爱。
IPM 主要用于交流电机控制、家用电器等。
已有 400V/55k W/20k Hz IPM 面市。
自 1981 年美国试制出第一个 PIC 以来，PIC 技术获得了快速发展；今后，PIC 必将朝着高压化、智能化的方向更快发展并进入普遍实用阶段。
2.4新型材料的电力电子器件2.4.1砷化稼材料GaAs是一种很有发展前景的半导体材料。
与Si相比，GaAs有两个独特的优点:①禁带宽度能量为1. 4eV，较Si的1. leV要高。
正因如此，GaAs整流元件可在350℃的高温卜工作(Si整流元件只能达200 0C )，具有很好的耐高温特性，有利于模块小型化;② GaAs材料的电子迁移率为8000cm2/Vs,是Si材料的5倍，因而同容量的器件几何尺寸更小，从而可减小寄生电容，提高开关频率(1MH:以上)。
当然，由于GaAs材料禁带宽度大，也带来正向压降比较大的不利因素，不过其电子迁移率可在一定程度上补偿这种影响。
2.4.2碳化硅材料SiC是目前发展最成熟的宽禁带半导体材料，作为Si和GaAs的重要补充，可制作出性能更加优异的高温(300500 0C )、高频、高功率、高速度、抗辐射器件。
SiC高功率、高压器件对于公电输运和电动汽车的节能具有重要意义。
碳化硅与其他半导体材料相比，具有下列优异的物理特点:高的禁带宽度，高的饱和电子漂移速度，高的击穿强度，低的介电常数和高的热导率。
上述这些优异的物理特性，决定了碳化硅在高温、高频率、高功率的应用场合是极为理想的半导体材料。
在同样的耐压和电流条件下，SiC器件的漂移区电阻要比硅低200倍，即使高耐压的SiC 场效应管的导通压降，也比单极型、双极型硅器件的导通压将低得多。
而且，SiC器件的开关时间可达lOns量级，并具有十分优越的FBSOA。
SiC可以用来制造射频和微波功率器件，各种高频整流器，MESFETs, MOSFETs和IFETs等。
高电压的SiC整流器和其他SiC低频功率器件，用于工业和电力系统。
理论分析表明，SiC功率器件非常接近于理想的功率器件。
可以预见，各种SiC器件的研究与开发，必将成为功率器件研究领域的主要潮流之一。
3电力电子器件的应用3.1在新能源和电力系统中的应用电力系统是电力电子技术应用中最重要和最有潜力的市场领域，电力电子技术在电能的发生、输送、分配和使用的全过程都得到了广泛而重要的应用。
从用电角度来说，要利用电力电子技术进行节能技术改造，提高用电效率;从发、输配电角度来说，必须利用电力电子技术提高发电效率和提高输配电质量。
3.2在轨道交通和电动汽车中的应用电力电子技术在轨道交通牵引系统中的应用主要分为三个方面:主传动系统、辅助传动系统、控制与辅助系统中的稳压电源。
在电力电子技术的带动下，电传动系统由直流传动走向现代交流传动。
电力电子器件容量和性能的提高、封装形式的改进，以及功能单元的模块化设计技术促进了传动系统装置的简约化，促进牵引电传动系统、辅助系统和控制与辅助电流稳压电源的发展。
电动汽车的电机用蓄电池为能源，靠电力电子装置来进行电力变换与驱动控制，其蓄电池的充电也是离不开电力电子技术的。
3.3工业电机节能应用电动机作为电能最大的消费载体，具有很大的节电潜力。
我国“十五”和“十一五”计划都将电机系统节能列为节能的重点项目。
而随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速、计算机数字控制技术取代模拟控制。
3.4在消费类电子中的应用电力电子技术在消费类电子中的应用主要集中于各类家电中电机的驱动、感应加热、照明驱动和各类个人电子用品电源管理，家用电器依托变频技术，主要瞄准高功能和省电。
3.5在国防军工中的应用电力电子技术及电力电子装置已日益广泛地应用和渗透到能源、环境、制造业、交通运输业中，特别是与国家安全和国防有关的先进能源技术、激光技术、空天技术、高档数控机床与基础制造技术等许多重要领域，电力电子技术是关系到上述领域中的核心技术所在。