小器件“硬扛”大電流 晶閘管市場依舊廣闊

2019-07-17 18:15:47

晶閘管是工業領域較為常見的整流器,具有硅整流器件的特性,能在高電壓、大電流工況下工作,極大的節約了能源。因其具有可控性,被廣泛應用于可控整流、交流調壓、電子開關、逆變及變頻等電子電路中。

晶體閘是現代電子信息領域使用最多的功率型半導體控制器件之一,有“通態內阻、發熱最少,承受過電流能力極強”等優良特點,有非常廣泛的用途并具有不可替代性。晶閘管種類和規格繁多,它是由一個“P-N-P-N”四層半導體構成的,在中間形成三個PN結,晶閘管的這一結構使其具有可控的單向導電性,即不僅具有一般二極管單向導電的整流作用,還能對導通電流進行控制,精準的起到控制電流有無和大小的作用。

業內人士對晶閘管兩方面的優勢表示認可:一是安全性高、二是實用性強。

從安全性的角度說,晶閘管安全穩定可靠。

一個功率半導體分立器件的出現故障會導致整個電能控制系統發生故障,導致整個系統癱瘓,因此,功率半導體分立器件的可靠性起著關鍵性作用,直接影響整個系統運行和使用的穩定性和安全性。

目前,晶閘管的產品技術已經成熟、可靠性很高,沒有介于導通和關斷之間的放大區,因此通態內阻最小,發熱最少,承受過電流能力極強,能承受單管大電流,不需要多器件并聯就可以達到10-15倍的額定電流。目前大功率晶閘管可以做到額定電流6kA以上,避免了在大電流應用時必須并聯,從而避免產生不均流導致器件損壞問題的發生。而且晶閘管的控制觸發極其簡單,只要一個很窄的脈沖就可以實現,可以采用變壓器或光電耦合器實現強弱電的隔離,使弱電控制免受強電干擾,極大提高了控制裝置的穩定可靠性。

從實用性的角度說,晶閘管耐高壓、容量大。

晶閘管具有“耐高壓、大電流、控制方便”等優點,可以直接用于控制交流電,且具有不可替代性。晶閘管電子開關利用“電壓過零觸發、電流過零切除、開關無觸點、響應速度快”等特性,在超高壓輸送電系統中提高了電網的功率因數,降低了輸送線路過程中的損耗,極大提高供電效率,優化了供電環境,增強電力系統運行的穩定性和安全性,降低了故障率,是電力傳輸過程中不可缺少的重要裝置。

在低壓供配電系統中,晶閘管同樣“給力”。靜止無功補償裝置用于電壓調整,穩定了電壓,改善了功率因數,抑制了電壓波動,改善了電能品質,平衡了不對稱負荷及配套濾波器,還能吸收諧波和減小諧波干擾,使低壓配電得到優化。

晶閘管以身量“輕”的小器件外形“承受”了大電流的“挑戰”且整流效果突出,在市面上廣受工業領域人士關注。目前晶閘管市場發展向好,多由以下原因促就:

一是與國內的湖北臺基股份、河北紫光國徽等企業通過持續的研發投入和探索創新突破了半導體行業在起步階段研發重視程度不夠,底子薄,起步晚,美、日等發達國家對我國嚴格的技術封鎖的限制,掌握了晶閘管領域的核心技術有關。

以湖北臺基股份為例,其擁有5項專利和22項非專利技術,因而成為了我國為數不多的掌握前道(擴散)技術、中道(芯片制成)技術、后道(封裝測試)技術,并掌握大功率半導體器件設計、制造核心技術并形成規模化生產的企業。

二是與國產晶閘管系列產品“低價格、高性能”優勢逐漸顯現,技術達到國際先進水平,并已對外出口與國際同類產品在高端領域進行競爭有關。

相關數據顯示,2017年,國外大型半導體公司約占我國半導體市場份額的70%左右,晶閘管系列產品是國外公司的主流產品之一,長期以來占據廣泛的市場空間。近年來國家加大研發投入,關鍵技術取得質的突破,國產晶閘管打破了受制于國外技術的局面。

業內人士表示,晶閘管是基礎型功率半導體分立器件,盡管后期全控型、高頻率、集成化、模塊化功率半導體分立器件逐步產生并迅速發展,晶閘管仍然是迄今為止能承受的電壓和電流容量相對較高的功率半導體分立器件。根據Transparency Market Research發布的一份新報告“2018-2026全球晶閘管市場分析”,預計2018-2026年期間,全球晶閘管市場將以7.0%的復合年增長率增長,預計到2026年,將達到7,225.9百萬美元(497億元人民幣)。目前亞太地區(以中國市場為主)晶閘管的市場規模約占全球規模的四到五成左右,約65%的晶閘管產品需要進口,未來幾年國產替代進口的空間還有很大。