王占奎：我國電力電子技術(shù)發(fā)展五十余年

    文章簡要介紹了我國電力電子技術(shù)發(fā)展五十余年，硅整流器，硅晶閘管及其派生器件裝備了我國工業(yè)；5英寸、6英寸硅晶閘管達(dá)到國際先進(jìn)水平，成功裝備了我國直流輸電；硅基IGBT已有封裝產(chǎn)線、從芯片到封裝8寸線，代工生產(chǎn)模式，并逐步替代進(jìn)口，開始打破國外IGBT的一統(tǒng)天下。

1│序言
    我國半導(dǎo)體研究始于1956年，當(dāng)時我國提出“向科學(xué)進(jìn)軍”，國家制定了發(fā)展各門尖端科學(xué)的“十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃”，把半導(dǎo)體技術(shù)列為國家四大緊急措施之一，中國科學(xué)院應(yīng)用物理研究所舉辦半導(dǎo)體器件短期培訓(xùn)，請回國的半導(dǎo)體專家黃昆、吳錫九、黃敞、林蘭英、王守武、成眾志等講授半導(dǎo)體理論、晶體管制造技術(shù)和半導(dǎo)體線路。國家決定由北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、吉林大學(xué)、廈門大學(xué)、南開大學(xué)五所大學(xué)開設(shè)半導(dǎo)體物理專業(yè)，由著名教授黃昆（北京大學(xué)）、謝希德（復(fù)旦大學(xué)）、高鼎三（吉林大學(xué)）授課。1957年有第一批畢業(yè)生，其中有現(xiàn)成為科學(xué)院院士的王陽元（北京大學(xué)）、工程院院士的許居衍（華晶集團(tuán)公司）、電子部總工程師俞忠鈺等人。

    中國的頻率器件首先從鍺（Ge）開始，1957年北京電子管廠拉制出鍺單晶，先后研制出二極管和三極管，如π401。1959年，天津拉制出硅單晶，從此硅器件逐步開發(fā)出來。

    我國硅基電力電子器件隨著頻率器件而發(fā)展，歸屬一機(jī)部北京電器科學(xué)院第六研究室（后內(nèi)遷西安整流器研究所）當(dāng)屬最早的研制硅電力電子器件群體，當(dāng)時有硅整流器、硅晶閘管，快速硅晶閘管，逆導(dǎo)硅晶閘管，可關(guān)斷硅晶閘管、雙向硅晶閘管等課題。許多設(shè)計上的成果，許多工藝上的突破，許多老一代科技工作者的貢獻(xiàn)……俱往矣。現(xiàn)在看到了一個全國電力電子行業(yè)，我跟隨了這個行業(yè)50年（1964年分配到北京電器院六室），看到了行業(yè)的發(fā)展過程。

    為接近準(zhǔn)確描繪我國現(xiàn)在硅基器件的發(fā)展?fàn)顩r，起草本文前，曾電話請教黃躍先（北京椿樹）、趙善麒（江蘇宏微）、吳煜東（南車）、沈華（嘉興斯達(dá)）林信南（北京大學(xué)深圳研究生院）、吳濟(jì)鈞（西安電力電子所）、王正鳴（西安電力電子所）、周敏川（中科君芯）、乜連波（威海新佳）、潘福泉（沈陽工大）、顏家圣（臺基）等專家，并同日本東芝馬東宏先生、富士劉展前先生，羅姆公司水原德健先生，電裝程偉濤先生交流過。于近期到嘉興斯達(dá)半導(dǎo)體、南車8英寸線，中科君芯、華潤上華8英寸線等參觀學(xué)習(xí)，他們都給了許多指導(dǎo)與幫助。

2│硅整流器、硅晶閘管完全滿足裝備我國工業(yè)的能力
    在硅基電力電子器件以前，曾有過一個短暫的水銀整流器的過程，如蘇聯(lián)援建的156項工程中的西安電力整流器廠就有一段時間生產(chǎn)水銀整流器。由于缺點多而被硅器件取代，按著世界硅器件發(fā)展年譜，硅器件的發(fā)展如表1：

表1世界硅器件發(fā)展幾個階段的代表器件

    硅基電力電子器件研制中，曾經(jīng)的努力，成功與挫折，奠定了中國電力電子行業(yè)的基礎(chǔ)。從六十年代起，開始不斷地裝備我國工業(yè)，如發(fā)電、機(jī)械、冶金、礦山、石油、石化、紡織、印染、造紙、印刷、醫(yī)藥、食品、農(nóng)機(jī)、激光、汽車、軌道交通、艦船、航空航天等領(lǐng)域，硅基電力電子器件的品種型號不斷擴(kuò)大，阻斷特性不斷提高。

    如結(jié)溫已提高到125℃、150℃、175℃，甚至一些低壓雪崩器件，結(jié)溫標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)215℃。

    原來五大整流器廠有了新的組合，如原北京整流器廠同ABB合資生產(chǎn)變頻器，年銷售額已超過50億元。改革開放以后，在市場經(jīng)濟(jì)的大潮中，涌現(xiàn)出不少高素質(zhì)的電力電子企業(yè)，有的上市（南車、臺基、楊杰、九洲、合康、匯川、英威騰）；有的發(fā)展很快（斯達(dá)、宏微、藍(lán)海華騰）。產(chǎn)品向模塊化、智能化發(fā)展，外商已經(jīng)采購中國的元器件和裝置。

3│5英寸、6英寸硅晶閘管已達(dá)到國際先進(jìn)水平
    值得高興的是，5英寸、6英寸硅晶閘管已達(dá)到國際先進(jìn)水平。5英寸、6英寸硅晶閘管是硅晶閘管的王冠，代表了企業(yè)實力、國家水平。西安電力電子技術(shù)研究所和南車時代先后量產(chǎn)5英寸、6英寸硅晶閘管、裝備了我國直流輸電工程，是世界壯舉。除為我國節(jié)省大量外匯外，也提高了我國硅基電力電子器件的話語權(quán)。征得西安電力電子技術(shù)研究所的同意，將該所5英寸、6英寸鑒定成果和直流輸電工程業(yè)績納入表2、表3。

    南車時代電力電子事業(yè)部生產(chǎn)的5英寸、6英寸硅晶閘管也在10多條直流輸電工程上使用。