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电力电子科普征文大赛正在进行时!
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我们期待你的参加,
并赢取丰厚奖品!
01
什么是功率半导体
电力电子技术和半导体技术在我们生活中扮演重要的角色:
● 变频空调,变频冰箱,变频洗衣机使我们生活更节能,更舒适;
● 高铁,轻轨,地铁使我们出行更便捷;
● 电动汽车,氢燃料电池汽车动力好,零污染;
● 风力发电,光伏发电清洁能源使我们天更蓝,水更清;
这些都离不开电机驱动技术,离不开电能的变流技术,他们的核心是大功率电子开关,绝缘栅双极型晶体管——IGBT。
IGBT本质上是个晶体三极管,是半导体的基本单元之一。
晶体三极管进入我们生活是60年前,1958年3月13日,我国第一台半导体收音机在上海诞生,这以后的很多年中,装一台高级6管超外差式收音机是无线电爱好者的基本功。
晶体管是20世纪的重大发明,晶体管的发明为集成电路的降生吹响了号角。
今天半导体是尖端技术,产业规模将近5000亿美元,这其中有个新能源和节能有关的细分市场——IGBT。
IGBT是个电子开关,它用小电流、小电压控制负载中的电压电流。
IGBT能通过几百安培的电流,能耐受几千伏电压,这可不容易,是半导体的技术登峰造极之作。
这样的器件在你家里到处可见,充电器、变频空调洗衣机……
IGBT是半导体芯片,薄如纸张,电流从芯片的背面流向正面。一个1平方厘米见方,120微米厚的IGBT芯片,需要承受1200V高的电压,可以在-40度到175度时,妥妥关断300A电流, 在工作的时候一个芯片需要每秒钟开通关断几万次。这样的芯片需要封装的功率器件的基本封装中,譬如TO-247中,有三个脚,一个门极控制着另外两脚的导通与关断。
为了把IGBT做成各种电路功能或做成更大电流的器件,人们发明了IGBT模块和带驱动的智能模块。
02
功率半导体还我绿色星球
石油和煤是最主要的能源,石油是交通工具的主要能源,煤炭是发电的主要能源,在燃烧过程中会产生大量的温室气体。
一吨标准煤可发3000度电,燃烧一吨标准煤,就产生2.6吨二氧化碳。
假设你家每月电300度,就会产生二氧化碳260千克,130立方米,可以使4百万立方米的空气二氧化碳浓度增加10%。(二氧化碳体积浓度 0.03%-0.04%)
同样可以估算出一升汽油,在燃烧后产生2.3千克的二氧化碳,比汽油本身质量还高。
●人类的出路●
发展光伏,风力等新能源发电
发展电动汽车和氢燃料电池汽车
节约使用石油不仅仅为了减少排放,石油是工业的血液,我们看一段视频,上海世博会石油馆主展影片《石油梦想》