簡(jiǎn)述電子技術(shù)的發(fā)展歷程

周梓鑫

摘 要 電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展日新月異。本文重點(diǎn)介紹了當(dāng)前我國(guó)電子技術(shù)的發(fā)展歷程，分別從電子整流時(shí)期、電子逆變時(shí)期和變頻時(shí)期等多方面加以簡(jiǎn)要綜述。

關(guān)鍵詞 電子技術(shù) 發(fā)展過(guò)程 智能化

中圖分類號(hào)：TN07 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

電子技術(shù)是依據(jù)電子學(xué)的基本原理，利用電子元器件設(shè)計(jì)和制造某種特定功能的電路以解決實(shí)際問(wèn)題的科學(xué)，其中包括電力電子技術(shù)和信息電子技術(shù)兩大分支。電力電子技術(shù)是一門新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，使用電力電子器件（如晶閘管，GTO，IGBT等）對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)；包括電力電子器件、變流電路和控制電路三部分，是以電力為處理對(duì)象并集電力、電子、控制三大電氣工程技術(shù)領(lǐng)域之間的綜合性學(xué)科。信息電子技術(shù)包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)。電子技術(shù)是對(duì)電子信號(hào)進(jìn)行處理的技術(shù)，處理的方式主要有：信號(hào)的發(fā)生、放大、濾波和轉(zhuǎn)換。

電子技術(shù)研究的是電子器件及其電子器件構(gòu)成的電路的應(yīng)用。半導(dǎo)體器件是構(gòu)成各種分立、集成電子電路最基本的元器件。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新型半導(dǎo)體器件也層出不窮?，F(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展方向，是從以低頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)，向以高頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。其發(fā)展先后經(jīng)歷了電子整流時(shí)期、電子逆變時(shí)期和變頻時(shí)期，在不斷的發(fā)展中促進(jìn)了現(xiàn)代電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

1電子整流時(shí)期

20世紀(jì)50年代中期到70年代末期，以大功率硅二極管、雙極型功率晶體管和晶閘管應(yīng)用為基礎(chǔ)（尤其是晶閘管）的電力電子技術(shù)發(fā)展比較成熟。其發(fā)展起始于硅整流器件，先后經(jīng)歷了電子整流時(shí)期、電子逆變時(shí)期和變頻時(shí)期，并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。期間主要是大功率硅整流管和晶閘管的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。1948年晶體管的出現(xiàn)引發(fā)了電子工業(yè)革命，半導(dǎo)體器件開(kāi)始應(yīng)用于通信領(lǐng)域，1957年，晶閘管的誕生擴(kuò)展了半導(dǎo)體器件功率控制范圍，屬于第一代電力電子器件。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，?dāng)?shù)剞k硅整流器廠逐漸增多，大功率的工業(yè)用電由工頻（50Hz）交流發(fā)電機(jī)提供，其中電解、牽引和直流傳動(dòng)是以直流形式消費(fèi)。

2電子逆變時(shí)期

70年代末以來(lái)，出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī)，交流電機(jī)變頻調(diào)速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?～100Hz的交流電。例如日本的一些公司開(kāi)始采用逆變技術(shù)，將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻，然后升壓。在這個(gè)時(shí)期主要有兩個(gè)方面的發(fā)展對(duì)電力電子技術(shù)引起了巨大的沖擊。其一為微機(jī)的發(fā)展對(duì)電力電子裝置的控制系統(tǒng)、故障檢測(cè)、信息處理等起了重大作用，今后還將繼續(xù)發(fā)展；其二為微電子技術(shù)、光纖技術(shù)等滲透到電力電子器件中，開(kāi)發(fā)出更多的新一代電力電子器件。其中除普通晶閘管向更大容量（6500伏、3500安）發(fā)展外，門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）電壓已達(dá)4500伏，電流已達(dá) 2500～3000安；雙極型晶體管也向著更大容量發(fā)展。

3電子變頻時(shí)期

80年代中后期功率MOSFET和絕緣柵極雙極晶體管（IGBT）的問(wèn)世，電力電子技術(shù)開(kāi)始向高頻化發(fā)展，高壓、高頻和大電流的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件為第三代電器元件的大規(guī)模集成電路技術(shù)迅速發(fā)展，他們的性能更進(jìn)一步得到了完善，具有小、輕和高效節(jié)能的特點(diǎn)。其工業(yè)產(chǎn)品最高電壓達(dá)1400伏，最大電流達(dá)400安，工作頻率比晶閘管高得多，采用達(dá)林頓結(jié)構(gòu)時(shí)電流增益可達(dá)75～200。 隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)和日本于1981～1982年間相繼研制成光控晶閘管并用于直流輸電系統(tǒng)。這種光控管與電觸發(fā)的晶閘管相比，簡(jiǎn)化了觸發(fā)電路，提高了絕緣水平和抗干擾能力，可使變流設(shè)備向小型、輕量方向發(fā)展，既降低了造價(jià)，又提高運(yùn)行的可靠性。同時(shí)，場(chǎng)控電力電子器件也得到發(fā)展，如功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（power MOSFET）和功率靜電感應(yīng)晶體管（SIT）已達(dá)千伏級(jí)和數(shù)十至數(shù)百安級(jí)的電壓、電流等級(jí)，中小容量的工作頻率可達(dá)兆赫級(jí)。由場(chǎng)控和雙極型合成的新一代電力電子器件，如絕緣柵雙極型晶體管（IGT或IGBT）和MOS控制晶閘管（MCT）也正在興起，容量也已相當(dāng)大。這些新器件均具有門極關(guān)斷能力，且工作頻率可以大大提高，使電力電子電路更加簡(jiǎn)單，使電力電子裝置的體積、重量、效率、性能等各方面指標(biāo)不斷提高，它將使電力電子技術(shù)發(fā)展到一個(gè)更新的階段。與此同時(shí)，電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置的計(jì)算機(jī)模擬和仿真技術(shù)也在不斷發(fā)展。進(jìn)入90年代電力電子器件的研究和開(kāi)發(fā)，已進(jìn)入高頻化，標(biāo)準(zhǔn)模塊化，集成化和智能時(shí)代。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)上已達(dá)到平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域已成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率，使其性能更加完善可靠，而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展，為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能，實(shí)現(xiàn)小型輕量化，機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

電子技術(shù)的創(chuàng)新與電子器件制造工藝，已成為世界各國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制和機(jī)電一體化領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)最激烈的陣地，各發(fā)達(dá)國(guó)家均在這一領(lǐng)域注入極大的人力、物力和財(cái)力，使之進(jìn)入高科技行業(yè)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，未來(lái)的軍事電子技術(shù)所涉及的技術(shù)包含信息的處理、采集、合成、操作、傳輸、模擬和保密，它們是現(xiàn)在軍事技術(shù)的核心。

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