半导体物理学的迅速发展及随之而来的晶体管的发明,使科学家们早在50年代就设想发明半导体激光器,60年代早期,很多小组竞相进行这方面的研究。在理论分析方面,以莫斯科列别捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作最为杰出。在1962年7月召开的固体器件研究国际会议上,美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯(Keyes)和奎斯特(Quist)报告了砷化镓材料的光发射现象,这引起通用电气研究实验室工程师哈尔(Hall)的极大兴趣,在会后回家的火车上他写下了有关数据。回到家后,哈尔立即制定了研制半导体激光器的计划,并与其他研究人员一道,经数周奋斗,他们的计划获得成功。像晶体二极管一样,半导体激光器也以材料的p-n结特性为敞弗搬煌植号邦铜鲍扩基础,且外观亦与前者类似,因此,半导体激光器常被称为二极管激光器或激光二极管。早期的激光二极管有很多实际限制,例如,只能在77K低温下以微秒脉冲工作,过了8年多时间,才由贝尔实验室和列宁格勒(现在的圣彼得堡)约飞(Ioffe)物理研究所制造出能在室温下工作的连续器件。而足够可靠的半导体激光器则直到70年代中期才出现。半导体激光器体积非常小,最小的只有米粒那样大。工作波长依赖于激光材料,一般为0.6~1.55微米,由于多种应用的需要,更短波长的器件在发展中。据报导,以Ⅱ~Ⅳ价元素的化合物,如ZnSe为工作物质的激光器,低温下已得到0.46微米的输出,而波长0.50~0.51微米的室温连续器件输出功率已达10毫瓦以上。但迄今尚未实现商品化。光纤通信是半导体激光可预见的最重要的应用领域,一方面是世界范围的远距离海底光纤通信,另一方面则是各种地区网。后者包括高速计算机网、航空电子系统、卫生通讯网、高清晰度闭路电视网等。但就目前而言,激光唱机是这类器件的最大市场。其他应用包括高速打印、自由空间光通信、固体激光泵浦源、激光指示,及各种医疗应用等。晶体管利用一种称为半导体的材料的特殊性能。电流由运动的电子承载。普通的金属,如铜是电的好导体,因为它们的电子没有紧密的和原子核相连,很容易被一个正电荷吸引。其它的物体,例如橡胶,是绝缘体 --电的不良导体--因为它们的电子不能自由运动。半导体,正如它们的名字暗示的那样,处于两者之间,它们通常情况下象绝缘体,但是在某种条件下会导电。
半导体射线探测器
最初约年研究核射线在晶体上作
用, 表明射线的存在引起导电现象。但是, 由
于测得的幅度小、存在极化现象以及缺乏合适
的材料, 很长时间以来阻碍用晶体作为粒子探
测器。就在这个时期, 气体探测器象电离室、
正比计数器、盖革计数器广泛地发展起来。
年, 范· 希尔顿首先较实际地讨论了
“ 传导计数器” 。在晶体
上沉积两个电极, 构成一种固体电离室。为分
离人射粒子产生的载流子, 须外加电压。许多
人试验了各种各样的晶体。范· 希尔顿和霍夫
施塔特研究了这类探测器的主要性质, 产生一
对电子一空穴对需要的平均能量, 对射线作用
的响应以及电荷收集时间。并看出这类探测器
有一系列优点由于有高的阻止能力, 人射粒
子的射程小硅能吸收质子, 而
质子在空气中射程为, 产生一对载
流子需要的能量比气体小十倍, 在产生载流子
的数目上有小的统计涨落, 又比气体计数器响
应快。但是, 尽管霍夫施塔特作了许多实验,
使用这种探侧器仍受一些限制, 像内极化效应
能减小外加电场和捕捉载流子, 造成电荷收集
上的偏差。为了避免捕捉载流子, 需外加一个
足够强的电场。结果, 在扩散一结, 或金属
半导体接触处形成一空间电荷区。该区称为耗
尽层。它具有不捕捉载流子的性质。因而, 核
射线人射到该区后, 产生电子一空穴载流子
对, 能自由地、迅速向电极移动, 最终被收
集。测得的脉冲高度正比于射线在耗尽层里的
能量损失。要制成具有这种耗尽层器件是在
年以后, 这与制成很纯、长寿命的半导体
材料有关。
麦克· 凯在贝尔电话实验室, 拉克· 霍罗威
茨在普杜厄大学首先发展了这类探测器。
年, 麦克· 凯用反偏锗二极管探测“ 。的粒
子, 并研究所产生的脉冲高度随所加偏压而
变。不久以后, 拉克· 霍罗威茨及其同事者测
量一尸结二极管对。的粒子, “ , 的刀
粒子的反应。麦克· 凯进行了类似的实验, 得
到计数率达, 以及产生一对空穴一电子对
需要的能量为土。。麦克· 凯还观察到,
加于硅、锗一结二极管的偏压接近击穿电压
时, 用一粒子轰击, 有载流子倍增现象。在普
杜厄大学, 西蒙注意到用粒子轰击金一锗二
极管时产生的脉冲。在此基础上, 迈耶证实脉
冲幅度正比于人射粒子的能量, 用有效面积为
二“ 的探测器, 测。的粒子, 得到的分
辨率为。艾拉佩蒂安茨研究了一结二极
管的性质, 载维斯首先制备了金一硅面垒型探
测器。
年以后, 许多人做了大量工作, 发表
了广泛的著作。沃尔特等人讨论金一锗面垒型
探测器的制备和性质, 制成有效面积为“ 的
探测器, 并用探测器, 工作在,
测洲的粒子, 分辨率为。迈耶完成一
系列锗、硅面垒型探测器的实验用粒子轰
击。年, 联合国和欧洲的一些实验室,
制备和研究这类探测器。在华盛顿、加丁林堡、
阿什维尔会议上发表一些成果。如一结和面
垒探测器的电学性质, 表面状态的影响, 减少
漏电流, 脉冲上升时间以及核物理应用等等。
这种探测器的发展还与相连的电子器件有很大
关系。因为, 要避免探测器的输出脉冲高度随
所加偏压而变, 需一种带电容反馈的电荷灵敏
放大器。加之, 探测器输出信号幅度很小, 必
需使用低噪声前置放大器, 以提高信噪比。为
一一满足上述两个条件, 一般用电子管或晶体管握
尔曼放大器, 线幅贡献为。在使用场效
应晶体管后, 进一步改善了分辨率。
为了扩大这种探测器的应用, 需增大有效
体积如吸收电子需厚硅。采用
一般工艺限制有效厚度, 用高阻硅、高反偏压
获得有效厚度约, 远远满足不了要求。因
此, 年, 佩尔提出一种新方法, 大
大推动这种探测器的发展。即在型半导体里
用施主杂质补偿受主杂质, 能获得一种电阻率
很高的材料虽然不是本征半导体。因为铿
容易电离, 铿离子又有高的迁移率, 就选铿作
为施主杂质。制备的工艺过程大致如下先把
铿扩散到型硅表面, 构成一结构, 加上反
向偏压, 并升温, 锉离
一
子向区漂移, 形成
一一结构, 有效厚度可达。这种探测器
很适于作转换电子分光器, 和多道幅度分析器
组合, 可研究短寿命发射, 但对卜射线的效
率低, 因硅的原子序数低。为克服这一
点, 采用锉漂移入锗的方法锗的原子序数为
。年, 弗莱克首先用型锗口,
按照佩尔方法, 制成半导体探测器,
铿漂移长度为, 测‘“ 、的的
射线, 得到半峰值宽度为
直到年以前, 所有的探测器都是平面
型, 有效体积受铿通过晶体截面积到“
和补偿厚度的限制获得补偿厚度约, 漂
移时间要个月, 因此, 有效体积大于到
” 是困难的。为克服这种缺点, 进一步发
展了同轴型探测器。年, 制成高分辨率大
体积同轴探测器。之后, 随着电子工
业的发展而迅速发展。有效体积一般可达几十
“ , 最大可达一百多“ , 很适于一、一射
线的探测。年以后广泛地用于各个部门。
最近几年, 半导体探测器在理论研究和实际应
用上都有很大发展。
问题一:求写论文要点 内容提要 怎么写? 论文的 摘要啊 论证的问题 论证 的几大点 最后的结论
问题二:论文提要怎么写 论文提要是对文章内容不加注释和评论的简短陈述,具有独立性和完整性用于检索;
一般包括:研究的目的与重要性、内容、解决的问题、获得的主要成果及其意义;
小摘要(200-300字)
麻雀虽小,五脏俱全
大摘要(600字左右)
突出研究成果和创新点的描述
关键词
4-6个反映文章特征内容,通用性比较强的词组
第一个为本文主要工作或内容,或二级学科
第二个为本文主要成果名称或若干成果类别名称
第三个为本文采用的科学研究方法名称,综述或评论性文章应为综述或评论
第四个为本文采用的研究对象的事或物质名称
避免使用分析、特性等普通词组
关键词例举
例1 氖原子束计算全息编码成像模拟研究
关键词 纳抚技术 计算全息 原子光学 激光冷却
例2 激光瞄准大轴半径测量方法研究
关键词 大轴径 CCD 激光光斑 直径测量
问题三:论文摘要怎么写 摘要(Abstract)
论文一般应有摘要,有些为了国际交流,还有外文(多用英文)摘要。它是论文内容不加注释和评论的 简短陈述。其他用是不阅读论文全文即能获得必要的信息。
摘要应包含以下内容:
①从事这一研究的目的和重要性;
②研究的主要内容,指明完成了哪些工作;
③获得的基本结论和研究成果,突出论文的新见解;
④结论或结果的意义。
论文摘要虽然要反映以上内容,但文字必须十分简炼,内容亦需充分概括,篇幅大小一般限制其字数不超过论文字数的5%。例如,对于6000字的一篇论文,其摘要一般不超出300字。
论文摘要不要列举例证,不讲研究过程,不用图表,不给化学结构式,也不要作自我评价。 撰写论文摘要的常见毛病,一是照搬论文正文中的小标题(目录)或论文结论部分的文字;二是内容不浓缩、不概括,文字篇幅过长。
问题四:论文摘要写什么内容 论文摘要又称文摘,是论文的重要组成部分,它是以提供文献内容梗概为日的,不加评论和补充解释,简明、确切地记述文献重要内容的短文。摘要应具有独立性和自明性,并拥有与文献同等量的主要信息,即不需阅读全文,就可获得重要的信息。摘要通常置于文题之后,文章之首。在论文发表后,论文摘要常被文献检索系统所收集。
摘要由目的、方法、结果和结论四部分组成。目的部分应简要说明研究的目的,说明提出问题的缘由,表明研究的范围及重要性;方法部分应说明研究课题的基本设计,使用了什么材料和方法,如何分组对照,研究范围以及精确程度,数据是如何取得的以及经过何种统计学方法处理;结果部分要列出研究的主要结果和数据,有什么新发现,说明其价值及局限,叙述要具体、准确,并需给出结果的可信值和统计学显著性检验的确切值;结论部分应简要说明、论证取得的正确观点极其理论价值或应用价值,是否值得推荐或推广等。
说白了,摘要就是你文章的骨架。
告诉你一个懒人的办法:第一句写目的,也就是你这篇文章福解决的问题和提出这个问题的原因,然后是“本文通过……的方法,阐述了……,论证了……,得出了……。”记得摘要最好200字左右为宜,不宜过长。
问题五:论文毕业论文成绩评定表内容提要怎么写 1、摘要中应排除本学科领域已成为常识的内容;切忌把应在引言中出现的内容写入摘要;一般也不要对论文内容作诠释和评论(尤其是自我评价)。
2、不得简单重复题名中已有的信息。比如一篇文章的题名是《几种中国兰种子试管培养根状茎发生的研究》,摘要的开头就不要再写:“为了……,对几种中国兰种子试管培养根状茎的发生进行了研究”。
3、结构严谨,表达简明,语义确切。摘要先写什么,后写什么,要按逻辑顺序来安排。句子之间要上下连贯,互相呼应。摘要慎用长句,句型应力求简单。每句话要表意明白,无空泛、笼统、含混之词,但摘要毕竟是一篇完整的短文,电报式的写法亦不足取。摘要不分段。
问题六:《论文摘要怎么写例子》 论文一般应有摘要,有些为了国际交流,还有外文(多用英文)摘要。它是论文内容不加注释和评论的简短陈述。其他读者不阅读论文全文即能获得必要的信息。
摘要应包含以下内容:①从事这一研究的目的和重要性;②研究的主要内容,指明完成了哪些工作;③获得的基本结论和研究成果,突出论文的新见解;④结论或结果的意义。
论文摘要虽然要反映以上内容,但文字必须十分简炼,内容亦需充分概括,篇幅大小一般限制其字数不超过论文字数的5%。例如,对于6000字的一篇论文,其摘要一般不超出300字。
论文摘要不要列举例证,不讲研究过程,不用图表,不给化学结构式,也不要作自我评价。
[示例]
论文题目:天体对地球重力加速度的影响
论文摘要:地球重力加速度是一个极其重要的物理量,随着对重力加速度测量精度要求的日益提高,必须考虑天体对地球重力加速度的影响。本文介绍了天体(包含日、月及太阳系行星)对地球重力加速度影响的基本概念,推导了影响的计算公式,并经过误差分析,证明此公式的相对误差小于1×10-9,完全可满足现代精密重力加速度测量的要求。
撰写论文摘要的常见毛病,一是照搬论文正文中的小标题(目录)或论文结论部分的文字;二是内容不浓缩、不概括,文字篇幅过长。
[示例]
论文题目:集成电路热模拟模型和算法
论文提要:众所周知,半导体器件的各种特性参数都是温度的灵敏函数学[诸如ls(T),B(T),C1(T),Cp(T)……]。集成电路将大量元件集成在一块苡片上,电路工作时,元件功耗将产生热量,沿晶片向四周扩散。但是由于半导体片及基座材料具有热阻,因此芯片上各点温度不可能相同。特别对于功率集成电路,大功率元件区域将有较高温度所以在芯片上存在着不均匀的温度分布。
但是为了简化计算,一般在分析集成电路性能时,常常忽略这种温度差别,假定所有元件者处于同一温度下。例如通用的电路模拟程序--SPICE就是这样处理的。显然这一假定对集成电路带来计算误差。对于功率集成电路误差将更大。因此,如何计算集成电路芯片上的温度分布,如何计算元件温度不同时的电路特性,以及如何考虑芯片上热、电相互作用,这就是本文的目的。
本文介绍集成电路的热模拟模型,并将热路问题模拟成电路问题,然后用电路模拟程序求解芯片温度分由。这样做可以利用成熟的电路分析程序,使计算的速度和精度大为提高。作者根据这一模型和算法,编制了一个YM-LiN-3的FORTRAN程序,它可以确定芯片温度分布,也可发计算元件处于不同温度时的电路特性,该程序在微机IBM-PC上通过,得到满意结果。
上述论文提要字数近600,显然过长,只要认真加以修改(例如:第一段可删掉,第二段只保留其中的最后几句话,加上第三段),便可以二三百个字编写论文摘要。
论文摘要范例:
一、 职称论文摘要范例
【题目】字图书馆建设的问题与策略
【摘要】当代图书馆建设的发展方向是数字图书馆,数字图书馆是未来图书馆的存在形式,它的研究与建设水平将直接影响到我国图书馆在未来信息时代的地位和作用。本文针对图书馆数字化发展的客观趋势,从我国数字图书馆面临的问题出发,分析并探讨了数字图书馆建设中应解决的主要战略问题与策略。
【题目】依法进行拆迁 建设和谐城市
【摘要】依法进行拆迁,建设和谐城市是 *** 部门开展城市规划的最终目的,要想实现这一目标,就要研究依法拆迁的意义,探讨各种拆迁矛盾的成因,找出解决各方面利益纠纷的办法,从完善法律法规、争取人民利益的角度出发,为建设和谐社会贡献力量。
二、 毕业论文硕士论文博士论文摘要范例
【论文题目】机动车尾气污染防治对策......>>
问题七:毕业论文设计内容提要怎么写,有没有字数要求 我和很多同学的毕业论文都是在国涛期刊网写的。感觉这里写的不错,文笔挺好的。
毕业论文,泛指专科毕业论文、本科毕业论文(学士学位毕业论文)、硕士研究生毕业论文(硕士学位论文)、博士研究生毕业论文(博士学位论文)等,即需要在学业完成前写作并提交的论文,是教学或科研活动的重要组成部分之一。
其主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能,理论联系实际,独立分析,解决实际问题的能力,使学生得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。
问题八:论文评审表里面的内容提要怎么写 XX大学 本科毕业论文成绩登记表 姓名: 准考证号: 专业: 毕业论文题目: 内容概述: 指导教师评语: 指导教师签名:_______________ 答辩小组意见: 答辩小组组长签名:_________ 论文成绩: 内容提要:(另起一页) 关键词: 知识经济、可持续发展 目录(另起一页) 一、 知识经济概述 …………………………………………… 1 (一) 知识经济的定义与特征 …………………………………… 1 1、 知识经济的定义 ………………………………………………… 1 论文正文 ( 另起一页 ) 一、知识经济概述 [ 四号宋体加黑 ] (一)知识经济的定义与特征 [ 小四号宋体加黑 ] 1.知识经济的定义。 [ 正文均用小四号宋体 ] l 页面设置:页边距:上2.5厘米、下2厘米、左2.8厘米、右2.8厘米;距边界:页眉0.7厘米、页脚1厘米。 l 整篇文章段落 行距为固定值 20 磅 。 l 注释用尾注 ! l 所有论文电子版中的彩色部分都要转换成以黑白形式表达。 l 论文中的图表、图像等图形内容,请以图片格式插入其中,不要在WORD里边直接以绘图或文本框的组合图形表示。 注释 : [ 小五楷体 ] (1) 张令新:“论中小企业人力资源的开发”,载《福建论坛》2001年第3期。 (2) 张令新:“论中小企业人力资源的开发”, info.gov/. (3)张令新:《人力资源开发开发与管理》,社会科学文献出版社1999年2月版,第32页。 参考文献: (另起一页) [ 小五宋体 ] 1、张令新:《人力资源开发开发与管理》,社会科学文献出版社1999年2月版。 2、……
问题九:毕业论文设计内容提要 本书以实用为目的,符合高职教育“理论够用,重在实践”的教学特点,采用“案例引导、任务驱动”的编写方式,激发学生的学习兴趣。本书结合典型建筑设计实例33个,详细介绍AutoCAD 2012建筑设计的知识要点,使读者在学习项目实例操作过程中掌握AutoCAD 2012软件的操作技巧,学会软件的基本功能,培养建筑工程设计的能力。本书共10章,主要内容包括AutoCAD 2012概述,基本二维图形绘制,绘制二维图形,办公室平面布置图,文字、表格与尺寸标注,建筑制图设计基础,建筑平面图的绘制,建筑立面图绘制,建筑剖面图绘制,建筑详图的绘制等。各章之间紧密联系,前后呼应,有机协调。本书可以作为职业院校建筑类、数字艺术类相关专业的教材,也可以作为企业从事产品设计与加工的工程技术人员的自学教材或培训用书 。
问题十:文章的内容提要怎么写? 俗话说“文无定法”,一篇文章主题、结构、材料、语言等诸多方面质量的高低,与人的写作水平密切相关,写好文章对于大部分人来说并非易事,怎样写好文章呢?至今无人能提供使人一步登天的捷径,它需要个人平时加强训练,不断总结、领会。愚以为,写好一篇文章应该做到以下几点:
一、培养兴趣,提高自身修养。
兴趣是最好的老师。做一件事,如果没有兴趣,就很难做好。对写文章畏首畏尾,或漫不经心,马马虎虎,是写不出好文章来的。有了兴趣,你就能热情投入,开动脑筋,挖掘潜能,发挥想象,促使自己努力把文章写好。因此,平时就应当把写文章当作一种乐事,积极主动去面对,而不要把它当成一种负担。
人的理想、信仰、世界观、价值观境界的高低,将直接影响到一篇文章格调的高低、质量的优劣。一个心胸狭隘、自私自利,或凶横霸道的人,其写出的文章只能是格调低下、没有眼光的作品,只有思想达到高深境界的人才会写出健康向上、感人肺腑的文章来。而一篇死气沉沉或哗众取宠不务实的文章是没有生命力的。因此,每个人都要重视培养自身修养,树立高尚的人格,陶冶情操,提高自身职业道德,这一点,对人们写好文章是很关键的。
二、多读作品,常梳理。
文章写得好坏与人的知识多寡、阅厉深浅有关。古人云:“熟读唐诗三百首,不会吟诗也会吟”,“读书破万卷,下笔如有神”,“劳于读书,逸于作文”。这里的“会吟”、“有神”、“逸于”是建立在“熟读”、“破万卷”、“劳于”的基础上的。因此,平时要多读书、读好书,只有博览群书,广泛涉猎,坚持不懈,方能旁征博引,得心应手。当然,书读多了,有了材料,并不是任何材料都有用,这就要求平时经常疏理,取其精华,去其糟粕,加以归类。使用材料时,要好中选优,选取准确、典型、有价值的材料,这样才能使文章说服力强,血肉丰满。
三、掌握文章的体式规范和写作的基本要求。
写作是一门科学,它有自己的理论、规律和丰富的知识,从采集、构思到表现、修改,每个环节都有理论知识和科学方法;从文章构成要素来讲,主题、材料、结构、表达、语言等,都有规律可循;从文体来讲,有记叙文、议论文、说明文、应用文等,每种文体都有其独特的特点和要求,尤其必须正确体现体式规范。平时应认真掌握这些基础理论知识,要常翻阅复习,摸索总结,熟练驾驭它们,在写文章的时候,就能首先给文章定下一个正确框架或模式,通过创造性的思维,对所写的内容进行分析,选用最佳的方式,准确地通过语言文字予以表达。
四、勤练苦练。
写文章最好的办法就是勤练笔。清人唐彪有一段论述:“学人只喜多读文章,不喜多做文章;不知读书乃藉人之功夫,多做乃切实求己功夫,其相去甚远也。人之不乐多做者,大抵因艰难费力之故……”这说明写文章要“内”、“外”结合,要借鉴别人做法,藉人之功,更要不怕艰苦,勤练“内”功。凡有成就的作者在谈到写作时,都强调“做”,但许多人都害怕这个“做”,有的人写文章刚开始兴致很高,但一遇到困难就动摇信心了;有的人则一曝十寒,不能持之以恒,坚持到底。写作本身是一种创造,是一种突破,一个懒惰的人,是不会有创造有突破的。鲁迅说“世上本没有路,走的人多了便成了路。”这其中强调了一个“量”字,同样的道理,一件东西,一句话,本来它是平常的,你要把它写成一篇文章,就必须花费劳动,挖掘潜能,发挥才干,努力去写。也许,你能完成的是一篇高质量的文章,甚至不止一篇。
五、留心生活,想象生活。
生活无处不文章。我们要热爱生活,深入生活,体验生活,留心观察生活的每一个角落、每一个细节,从平凡中发现奇特。有时候,一件事、一个人、一句话就可以激发我们的灵感,如果我们能够发挥想象,也许......>>
现代电力电子技术浅探
电力电子技术是研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学,是介于电气工程三大主要领域--电力、电子和控制之间的交叉学科,在电力、工业、交通、航空航天等领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面,成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术,可以有效地节约能源。
一、电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET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,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1、整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
2、逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
3、变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
二、电力电子技术的应用
1、一般工业
工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能,给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来,由于电力电子变频技术的迅速发展,使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美,交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机,小到几百W的数控机床的伺服电机,以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置,以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置,这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源,电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
2、交通运输
电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置,交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中,电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外,车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制,其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机,它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源,因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输,那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统,而近年来交流变频调速已成为主流。
3、电力系统
电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中,电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说,如果离开电力电子技术,电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势,其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔性交流输电(FACTS)也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器(SVG)、有源电力滤波器(APF)等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统,电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等,以进行电能质量控制,改善供电质量。
在变电所中,给操作系统提供可靠的交直流操作电源,给蓄电池充电等都需要电力电子装置。
4、电子装置用电源
各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源,现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中,以前大量采用线性稳压电源供电,由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高,现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源,所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
5、家用电器
照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源,通常被称为“节能灯”,它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外,有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。
6、其他
不间断电源(UPS)在现代社会中的作用越来越重要,用量也越来越大,在电力电子产品中已占有相当大的份额。航天飞行器中的各种电子仪器需要电源,载人航天器中为了人的生存和工作,也离不开各种电源,这些都必需采用电力电子技术。传统的发电方式是火力发电、水力发电以及后来兴起的核能发电。能源危机后,各种新能源、可再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中太阳能发电、风力发电的发展较快,燃料电池更是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制约,发出的电力质量较差,常需要储能装置缓冲,需要改善电能质量,这就需要电力电子技术。当需要和电力系统联网时,也离不开电力电子技术。为了合理地利用水力发电资源,近年来抽水储能发电站受到重视。其中的大型电动机的起动和调速都需要电力电子技术。超导储能是未来的一种储能方式,它需要强大的直流电源供电,这也离不开电力电子技术。核聚变反应堆在产生强大磁场和注入能量时,需要大容量的脉冲电源,这种电源就是电力电子装置。科学实验或某些特殊场合,常常需要一些特种电源,这也是电力电子技术的用武之地。以前电力电子技术的应用偏重于中、大功率。现在,在1kW以下,甚至几十W以下的功率范围内,电力电子技术的应用也越来越广,其地位也越来越重要。这已成为一个重要的发展趋势,值得引起人们的注意。
总之,电力电子技术的应用范围十分广泛。从人类对宇宙和大自然的探索,到国民经济的各个领域,再到我们的衣食住行,到处都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力。这也激发了一代又一代的学者和工程技术人员学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电源、恒频交流电源和变频交流电源,因此也可以说,电力电子技术研究的也就是电源技术。电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速方面,在使用量十分庞大的照明电源等方面,电力电子技术的节能效果十分显著,因此它也被称为是节能技术。