其实电力电子技术有一个一般人不知道的重要应用,那就是改善供电质量,提升效率,节约能源。它不生产电,只是电的搬运工,但是能在搬运过程中,让电尽量少浪费或者多做功。
半导体电力电子器件,是在50年代中期以晶闸管(可控硅)的出现,开始发展的,和微电子一样,我们当然也在这方面有所布局,就算没有高振东,这个节点上,我们也在仿制国外的可控硅器件,并且有了一些成果和产品可以用。
要不然高振东搞计算机,那个电源恐怕没那么容易搞得那么小。
不过要说技术先进性这个事情嘛,和高振东开始搞计算机时候的微电子技术一样,基本上就不要考虑了,能仿制好,就已经是我们的同志努力工作的结果。
而且现在别说我们,全世界的功率半导体,都有一些绕不开的问题,要不然高振东也不会想着搞新元件。
功率半导体?难道是可控硅?
作为半导体厂的总工,崔总还是对这些东西有所了解的。
“高总,你是指的可控硅是吧?那个东西,我们有几个单位在搞,西北的整流器厂,松江的整流器研究所,还有京城的电子院一个研究室,都在搞这个。”崔总提醒高振东道。
高振东笑道:“有这么多单位在搞?那我还真不清楚,不过没关系……”
现在有多少单位在搞,高振东还真不清楚,不过对他来说,问题不大。
“我们搞几个新器件,和以前都不同的那种。”高振东说出了自己的目的。
虽然不知道有多少单位在搞,但是对于电力电子器件的发展过程高振东还是知道的,他准备搞的几个器件,在这年头都还没有诞生。
这几个器件,也是高振东花了一点时间,在众多电力电子器件中挑出来的,毕竟精力和资源有限,他不可能什么都搞,所以他想尽办法,多方权衡,挑选了这几种出来。
挑选的标准也很简单,要能尽力涵盖尽可能多的应用场景,而且成果的生命周期要尽可能的长,每类器件,要用几十年都不过时的那种,而且技术要求不能太高,能符合当前的技术环境。
这工作,可把高振东给折腾够呛,哪怕他当年电力电子考得很不错,但是重新回忆起各种器件的特性、使用范围、生命周期、技术难度,并进行综合比较,还是让他花了至少一天时间!
一天呐!
作为仅仅是分析对比来说,对于高振东已经是花了大本钱了。
抛开太过遥远,要求过高的MCT、SIT、SITH、IGBT、IPM、IEGT、VDMOS这些货不说,就只是比较近的ASCR(不对称晶闸管)、TRIAC(双向晶闸管)、RCT(逆导晶闸管)、纯SCR(可控硅)、GTO(可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)这些,就让他废了不少的功夫。
不过有个货比较特殊,本来这东西出现是比较晚的,但是架不住高振东实在喜欢,而且用于小功率和高频率非常好用,恰好,高振东这个挂逼又为这东西的诞生创造了一定的条件,所以被他提前选出来了。
还好,最终总算是选了几种器件准备搞。至于其他的,应该有人在做,高振东就不去影响了,最多是必要的时候,帮点忙。
听见高振东说搞新元件,潘厂长、崔总工都激动起来,高总工说新的东西,那必然就是新的。搞仿制差点儿意思,跟着高总工搞新东西才是王道。
“高总工,准备搞什么元件?”
不过高振东却没有急着说到底搞什么,而是将话题拉回到了原本的目标上来:“那个我们一会儿再说,那毕竟是展望,现在我们还是先说这个起始任务,电子开关。”
啊对对对,还有这东西呢,这是初始任务,先把这个弄好了再说,1218的同志虽然有点心痒,但还是暂时抑制住了好奇心,高总工说了一会儿再说,那说明今天无论如何也是能得到答案的,不急不急……
不急个屁!他们心里痒得很,只是急也没用。
“高总工,电子开关的话,我也做了些准备,其实用三极管,理论上就能达到电子开关的效果,只是可能一些参数上面,需要对三极管进行调整优化。”
崔总的功底还是很扎实的,高振东点点头:“你说得对,不过我们这次一步到位,搞集成化的隔离开关。”
原理上崔总说得没错,可是想要这种三极管的电子开关可靠工作,那外围电路就略显复杂,甚至需要多个三极管串并联、背靠背等等方式来完成,分立元件一多,电路板面积可就吃不消了,所以高振东准备步子迈开。
隔离开关?
“高总,你的意思是把控制电路和被控部分在电气上隔离开来的?”崔总觉得事情渐渐有意思起来,高总工不愧是高总工,他要搞的东西,花样总是很多,而且还很实用。
第845章 光电耦合
控制的初级次级隔离,好处不言而喻,一边出问题影响不到另一边,尤其是这种次级高压高流高功率,而且工作环境复杂的情况下,能大大提升可靠性和维护性能。
简单举个例子就是,如果次级被雷劈了,那雷击影响理论上只能到隔离开关,再往上就被保护起来了,这年头,往上的控制器可都是金贵玩意儿。
问题是,怎么隔离?
“高总工,这是要用在直流电路里的吧?怎么隔离?隔离变压器吗?那东西只能用在交流电路里吧。”崔总这话和刁难高振东没关系,而是他真的不明白。
他没提同样有隔离功能的电磁继电器,搞这个电子开关,就是为了解决继电器的缺陷的,提那个没用,又回去了。
实际上他说的话也不全对,用在直流电路里的隔离变也不是没有,只是要麻烦一些,高振东没有纠结这个隔离变的问题,他用别的办法解决,隔离变压器做不小,有特殊功用,但是在这里没有另外一个东西合适。
“不是隔离变,我们用光电耦合器!”
光电耦合器?这下子崔总潘厂他们才是真的彻底懵逼了,这特么什么东西?没听说啊!高总工这里全是新鲜玩意,就是对和他交流的人来说,有点不太友好。
他们没听说过就对了,光电耦合器这东西,原理是在1963年才提出来的,现在全世界都不知道。
不懂就问:“高总,光电耦合器是什么?”
“啊,这是我新设计的一种隔离开关器件,用到了光电原理将初级和次级耦合起来,所以我起名叫光电耦合器。”
原来是高总工新设计的?那没事儿了。
这个情况,让1218的同志都有些激动,也是新东西?嗨,这怎么好意思?
他们知道,这意味着一件事:又一个闪电科技奖一等奖,到手了!
新元件啊,而且是原理上就崭新崭新的那种,这不得一等奖,部里都不答应。
如果说电力电子元件现在情况还不明朗的话,那至少这个电子开关,就足够他们开心一下了。
“高总,您说,我们记。”新东西,一开始就只能学,讨论的余地不大,学好了再讨论也不迟。
高振东站起身来,拿起粉笔。
“其实原理很简单,光电效应大家都知道吧?”
不等大家回答,他自顾自的继续往下说,这都不知道还搞个毛。
“这个器件,其实结构也简单,初级控制一个发光元件,导通的时候就给它供电发光,次级是一个感光元件,感受到光就随之导通。当然,这是常开型元件,常闭型元件就反过来,初级不发光的时候导通,初级发光断开。”
电子行业说的常开型、常闭型接点,是个很容易让普通人懵圈的术语,这里的“开”是指开路、断开,常开型是指常态“断开”的意思,而不是常态“打开”,意思完全相反。
对应的,常闭型指的是常态“闭合”,这才是打开了开关,而不是指常态“关闭”,对于普通人来说,满拧。
这和消防里的常开、常闭防火门,以及安防里的常开、常闭安全门,表达的意思正好相反。
好在这里的人对这个是明白的,他们都在惊叹于高振东的奇思妙想,诶,用一个光电开关,不就把初级次级给隔离开了嘛。
高!实在是高!
高总工姓高,果然有道理啊。
“诶,这个想法好,安全!”
“不止安全,这样一来如果感光元件选择得当,控制极的电流,就不会合并到输出极去,对于一些取样电路来说,这进一步提高了取样性能。”这是崔总工,的确是有经验的高级技术人员,比普通人想得更多更远。
“这有点儿继电器的意思了啊,哈哈。”得,还是又回去了
“那这个发光器件用什么比较好?白炽灯可集成性差,用在这里倒不是不能用,只是感觉效果不是很好。”一位同志问道。
他想的还是很有道理的,白炽灯乃至氖光管,都存在一个体积问题。
高振东还没回答,崔总已经笑了起来:“你傻了啊,用在这里最好的发光器件,我们厂不就在生产嘛,哈哈哈。”
众人恍然大悟,嗨,怎么把这事儿给忘了!
咱们厂的LED,独一份啊,也许高总工选择咱们1218,就有这里面的原因在。
高振东点点头:“对,用LED,而且不用可见光LED,白光的效率太差。”
白光光谱全而且均匀,就意味着同样的功率下,它的功率是被基本分摊到各个波段上,但是感光元件这东西,是有波长选择性的,一般是对某一个范围内的波长效果最好,如此一来,不在其波长范围内的那些能量,就白瞎了。
“那用什么?”
“用红外线吧,砷化镓,直接能隙材料,直接可以发出红外线。”高振东不假思索,顺口就回答了。
这对于1218的同志来说,简直闻所未闻,但是在高总工这里,简直就跟吃饭一样简单。
虽然对“直接能隙材料”是什么东西,他们并不清楚,但是高总工说是能发红外线,那就一定能发。
但是有个问题。
“砷化镓哪儿来?”是啥就不用问了,硫化铅他们还是知道的,类比砷化镓也能想得到,但是……
但是这东西他们根本不知道哪儿弄啊!
高振东一愣,大意了大意了。
“哈哈,这个你们不用担心,我来解决。”
砷化镓可以用Cz法直拉,就是麻烦一些,但也能拉出来,只是拉出来的晶体质量不是很高,但是用在发光元件上还是没问题,而且这种用量极小,应该也还支持得住。
Cz直拉法,就是高振东他们搞那个单晶炉就是这个方法。
而作为技术流的资深军迷,高振东前世对于砷化镓的相关材料可没少收集,只是需要一个人来负责落地。
唐少辉:咦?怎么感觉想打喷嚏?
高振东前世,砷化镓在两年后年就进入实用,其实并不是如一般人想象中那么罕见。
听见高振东的话,1218的同志们突然想起来自己坐在什么地方。
十七机部三轧厂三分厂!材料才是人家的主业!想想高纯单晶硅怎么来的?
那没事儿了。
“那我们先用普通LED做样品,等砷化镓材料出来了再替换。”对于课题的进度安排,他是有经验的,没有砷化镓,也能搞嘛,只是效率差一点,但是有和没有,那就是两码事,效率差也是有技术手段弥补的,没有最好的,第二好也不是不能用。
各种颜色的LED,其实波长范围已经是有一定范围限制的,比白光优越多了。
别看很多LED看起来红的黄的绿的,好像是光被塑料封装染色了才呈现那些颜色一样,其实不然,这些塑料封装的颜色是为了方便使用者分辨而已,就算是弄个全透明塑料封装,人家的光还是该红的红,该黄的黄,天生就那个颜色。
“嗯,你这个安排可以,先用可见单色光,也至少比白光强。”砷化镓发光管基本上是后来所有光耦的标配,但是在那之前,还是有一段时间是用的可见光,也不是不能用,总比用白炽灯和氖光管强。
“那高总,感光这头,我倒是想到了不少的可能性,但是觉得有点乱,你帮我捋捋。”崔总笑道,他已经想了好几条路子,不过还没完全想明白。
“嗯,你说,我听,有不明白的,我给你解释。”
虽然不知道崔总想到了什么,但是高振东自信以现在的环境,他能想到的,自己都能说清楚。
同志们能自己想办法,发挥主动性,高振东求之不得。
对此,崔总也是这么想的。
“我考虑的第一个感光方法,是用光敏电阻,但是总觉得好像有哪点不对的样子。”
只要是搞光电的,第一个想到的肯定就是这个,光敏电阻有个好处,线性度高,而且结构简单,成本也低。
但是光敏电阻有个致命缺陷。
“嗯,光敏电阻倒是可以实现这个原理,不过光敏电阻有个致命问题,开关速度太慢,别说高速电路了,低速电路都够呛。”
光敏电阻的开关速度是极慢的,最惨的能达到数百毫秒,大概是属于和电磁继电器坐一桌的待遇。
高振东这一提醒,崔总想起来了,这东西还真是这毛病。
“那就不能用了,我们要搞的就是高速电子开关。”崔总很清楚这次课题的目的。
高振东也没完全否定:“也不一定,你们可以顺带着搞一搞,毕竟这东西真的能起到隔离作用,而且体积远优于电磁继电器,同时结构极度简单,成本低,现阶段还是有一定的作用。而且线性度高,特殊情况下也有些用途。”
这种光敏电阻的光耦,还真就简单到了极致,理论上把一个发光管和一个光敏电阻脸对脸的封装到一起就可以,之所以还要那个外壳,主要是为了外界光线不会干扰到光敏电阻。
第846章 二级结构好
这东西后来差不多被淘汰干净了,只有极少数地方还有人用,比如HiFi,因为这货闭合之后,在电路里的表现是个电阻,线性度非常好,用在音频上效果不错。
要不怎么说还是HiFi佬的钱好赚呢,一分钱掰八瓣使的垃圾佬的钱就难赚一些。