一、 半導體功率器件制造技術和電源技術的發展和創新
電源技術與功率半導體器件制造技術互依互存，共同發展。從五十年代初晶閘管整流器問世，就揭開了功率半導體器件制造技術和電源技術長足發展的序幕，并奠定了現代電力電子學的基礎。電力電子技術包含了電力電子器件制造技術和電力電子線路與裝置兩大部分，其中電力電子器件及其應用技術是基礎。
電源和功率半導體器件是重要的基礎科學和產業，從人們的日常生活到工、農業生產、國防建設直至科學研究，都離不開電源。而功率半導體器件制造技術的發展又支持了電源技術的發展，反之，電源技術的發展又對功率半導體器件提出了更高的要求。因此，電源技術和半導體功率器件制造技術正是在這種相依相存的環境中逐步發展起來的。
半個世紀以來，電源技術與半導體功率器件制造技術的發展不斷創新。經歷了從真空閘流管、真空三極管到半導二極管、三極管、晶閘管、功率場效應晶體管（MOSFET）、絕緣柵雙極性晶體管（ＩＧＢＴ）、柵控晶閘管（ＭＣＴ）、等不同時代的新器件�？傊�，半導體功率器件正朝著高頻、大電流、高電壓、柵控可關斷方向發展。功率器件的發展促進了電源技術的升級換代，同樣電源技術也正在朝著高頻、大容量、模塊化、高穩定度、高效率，并能有效地抑制電網諧波和環境噪聲污染方向發展。
未來，可以相信在新理論、新技術的引導下；在新材料、新器件的支持下，電源和半導體功率器件將會進入更廣闊的發展空間。
二、 半導體功率器件的應用和電源技術的發展
隨著科學技術和工業生產的發展，對電源和功率器件的要求越來越高，規格品種越來越多，技術難度越來越大，涉及的學術領域也越來越廣，工業電源應用的對象具有多樣性、新穎性和復雜性，要求電源具備先進的控制技術和多種輸出外特性。
1. 中頻感應加熱電源
晶閘管中頻電源基本替代了傳統的中頻電動—發電機組，廣泛應用于熱加工領域。中頻電源至今仍主要采用快速或高頻晶閘管，頻率為300—8000 HZ，單機功率為25—4000KW，中頻電源主回路大致有三種形式，見下圖。
中頻電源主回路主要由整流橋和逆變橋組成，整流橋大都采用6只普通晶閘管組成三相全控橋式整流電路，該電路的電壓調節范圍大；輸出電壓脈動頻率較高，可以減輕直流濾波環節的負擔，使輸出電流更平穩。另外，它還可以工作在有源逆變狀態，當逆變橋顛覆時，將貯存在濾波電抗器中的能量通過有源逆變方式返回網側，使逆變電路得到保護。逆變橋的主要功能是把直流電轉變成單相中頻交流電。
逆變橋快速晶閘管關斷時間的選擇，應根據逆變電路的頻率而定。不要盲目地追求短時間；不要認為關斷時間越短越好，因為關斷時間與正向壓降是一對矛盾。
在電壓型逆變電路中，為了給交流側向直流側反饋的無功能量提供通道，逆
變橋各橋臂都并聯了反饋二極管，或叫續流二極管。續流二極管應根據設備的工作頻率選擇軟恢復二極管或軟快恢復二極管，不要選擇硬恢復二極管。因硬恢復二極管的di/dt比軟恢復二極管高，過沖峰值電壓高，因此，硬恢復二極管在關斷過程中的電壓過沖問題比較嚴重，易損壞與之并聯的晶閘管。
隨著新型半導體功率器件的不斷出現，電力電子技術應用領域將會有新的變革，中頻感應加熱領域也不例外。ＳＩＴ――靜電感應晶體管，其關斷時間典型值為０.３us；應用于小功率、高頻率的整機，整機工作頻率可達３００ＫＨＺ。ＩＧＢＴ――絕緣柵雙極晶體管，其典型關斷時間只有０.５５us；整機功率可達３０００ＫＷ。但ＩＧＢＴ的正向壓降較高，所以在低頻、大功率電源應用中并不占優勢。ＭＣＴ――ＭＯＳ控制晶閘管，其關斷時間為２.１us，正向壓降低，串、并聯容易。無疑，在未來這種器件會在中、高頻電源的逆變技術中發揮其應有的作用。
２. 電化學和電熱用電源
電化學在工業上的應用：
l 水溶液電解制取金屬，如金，銀、銅、鋅、錫、鉛等。
l 水溶液電解制取非金屬（電解食鹽水），如氯、氫、等。
l 熔融鹽電解制取金屬，如鋁、鈦、鎂、鈉、鉀等。
l 電熱化學制取非金屬，如黃磷，石墨電極、碳化鈣等。
l 電熱化學制取金屬，如鐵,鋼，鐵合金等。
l 表面電解加工與處理，如電鍍等。
l 界面電化學，如電泳，電滲析等。
電化學和電熱用電源一般電流較大，主回路采用雙反星形帶平衡電抗器同相逆并聯結構或橋式同相逆并聯結構。每個支臂由多只大功率晶閘管或二極管并聯（元件的正向壓降要接近；但要特別注意機械結構與支路電感影響元件均流）。
3. 焊接電源
焊接電源的主電路形式是隨著電力電子及其他相關技術的發展而發展的。大致經歷了弧焊發電機、磁放大器式硅整流焊接電源、晶閘管整流焊接電源、晶閘管逆變焊接電源、晶體管逆變焊接電源和IGBT逆變焊接電源等階段。
3.1弧焊發電機及磁放大器式硅整流電源
弧焊發電機及磁放大器式硅整流電源，其主電路使用的是弧焊發電機、抽頭式和磁放大式硅整流電源。
3.2晶閘管焊接電源
l 晶閘管整流焊接電源，其主電路采用了帶平衡電抗器的六相雙反星形可控整流電路和三相全控橋整流電路。
l 開關、移相式晶閘管焊接電源，反并聯晶閘管組或雙向晶閘管工作于開關或移相狀態，以控制電焊機電流的大小和開通時間。
l 電容儲能式晶閘管焊機，該焊機的主回路分為充電回路和橋式放電回路,由全控橋或半控橋組成充電回路，四只晶閘管組成橋式放電回路，以防變壓器磁化。
晶閘管焊接電源與弧焊發電機相比，具有效率高、噪聲小、動態性能好的特點；與抽頭式變壓器硅整流電源相比，焊接參數實現了無級調節，可滿足精度較高的焊接需要；與磁放大器硅整流電源相比，可節約大量的銅和硅鋼材料，主回路時間常數小，動態性能好，而且有利于各種控制方案的實現。因此，晶閘管焊接電源在焊接電源中占有很大比例。
晶閘管雖然有許多優點，但也有其致命的缺點，即晶閘管為半控元件，控制電路只能控制其開通，而不能控制其關斷。對三相全波整流電路或雙反星形可控整流電路而言，控制周期為3.3MS，該時間與焊接熔滴過渡的周期在同一數量級上，也就是說晶閘管整流焊接電源不可能很好地控制焊接的熔滴過渡。逆變焊接電源克服了整流焊接電源的這個缺點。
l 晶閘管逆變弧焊電源，晶閘管逆變弧焊電源是最早的一種逆變式弧焊電源。其主電路是采用AC—DC—AC—DC系統，工作頻率可達3000HZ，所以變壓器的尺寸和重量都很小，使其整機的重量只有同容量晶閘管整流焊機重量的三分之一，且動態響應快，焊接性能好，高效節能。但這種焊接電源受晶閘管關斷時間的限制，逆變頻率不高，同IGBT逆變焊接電源相比，它的逆變器體積大一些，特別是工作在音頻段，噪聲也大一些。
l IGBT逆變焊接電源，IGBT是發展最快而且很有前途的一種混合型可關斷器件。開關頻率已達到10—30KHZ，用在中大容量的逆變焊接電源中，現在已逐漸成為主流。
4. 電機用可控硅電源
l 可控硅直流電源可用于發電機、同步電動機、直流電機的勵磁。近期已有用IGBT制作電機勵磁系統，該系統優于可控硅系統。
l 可控硅反并聯組件用于電動機軟起動裝置、電機頻繁倒向開關裝置（主要用于軋鋼生產線）。IGBT變頻器用于電機的軟起動和軟停機，在性能上優于晶閘管電動機軟起動器，但IGBT變頻器的價格比晶閘管電動機軟起動器的價格高得多。因此，在不需要大幅度調速的應用領域，晶閘管電動機軟起動器的性價比比IGBT變頻器高。
l 晶閘管甚低頻交—交變頻用于線繞電機的進相，提高電機的功率因數。
l 晶閘管直流不可逆傳動系統主要用于造紙、印刷等輕工業。
l 晶閘管直流可逆傳動系統主要用于軋機、龍門刨等。
l 晶閘管交流串級調速；晶閘管直流牽引。
l 晶閘管斬波器用于線繞電機的啟動、調速。
5. 電力操作電源
電力操作電源是為發電廠、水電站及變電站提供直流的電源設備（即直流屏），包括供給斷路器分合閘及二次回路的儀器儀表、繼電保護、控制、應急燈光照明等各類低壓電器設備用電。
6. 動態靜止無功補償裝置
動態靜止無功補償裝置在電壓等級（特別是高壓無功補償裝置采用多只可控硅串聯）、裝置容量上不斷提高，實現了全數字化計算機控制，在電力補償上得到了成功應用（如：晶閘管控制電抗器、晶閘管投切電容器），并取得了較大的經濟效應和社會效應。近年來出現的靜止無功發生器、有源電力濾波器等新型電力電子裝置具有更為優越的無功功率和諧波補償的性能。
7. 大功率、高電壓直流電源
大功率、高電壓直流電源廣泛應用于環境保護的靜電除塵、污水處理。
電源技術在工業應用領域已取得了十分輝煌的成就。功率器件制造技術是電源技術的基礎，電源是功率器件制造技術和現代控制技術的綜合產物。功率器件制造技術的每次重大進步都對電源技術的發展產生深遠影響。在80年代后期，以絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）為代表的復合型器件異軍突起，IGBT是MOSFETHE和BJT的復合。它把MOSFET的驅動功率小、開關速度快的優點和BJT通態壓降低、載流量大的優點集于一身,性能十分優越，使之成為現代電力電子技術的主導器件。與IGBT相對應，MOS控制晶閘管（MCT）和集成門極換流晶閘管（IGCT）都是MOSFET和GTO的復合，它們同樣也綜合了MOSFET和GTO兩種器件的優點，是一種很理想的混合功率器件。它們具有高電壓、大電流、低通態壓降、高電流密度、高輸入阻抗、低驅動功率和高開關速度等優點。它們的誕生是大功率開關器件的一項重要突破，就象幾十年前晶閘管的出現迅速取代汞弧整流器和閘流管一樣，柵控可關斷大功率元件的發展極有可能使晶閘管及其派生器件被淘汰，或被局限在較窄的應用領域，因此，IGBT、IGCT和MCT可能是當今功率器件中最有發展前途的混合功率器件。當今，由于MTC受MTC的結構過于復雜，對生產設備和材料的要求過高，成品率太低等因素的制約，使其生產和應用都陷入了停滯不前的狀態。盡管如此，我們還是有理由相信它會在不久的將來，隨著科學技術的進步，新材料和新工藝的出現，而重現生機。
