電力電子的先驅----專訪台大電機系所陳德玉教授
採訪撰稿:韋凱方、李逸群

相信許多曾經在工研院上過與電力電子相關課程的學長們都知道陳德玉老師的大名。究竟電力電子是做那方面的研究?就讓去年才從美國維吉尼亞大學被延攬回國的陳德玉老師,跟我們聊一聊何謂電力電子。

Q:請老師說說您的求學生涯?
A:我是電工58級的學生。還記得以前就住在學府路上的第一宿舍,那時都戲稱那些床是「棺材板」。在交大由於宿舍生活,加上當時只有電子、電物、控制三個系,所以大家感情都很好。那時的課業很重,考試熬夜唸書時的最大享受,大概就是宿舍對面麵攤賣的酒釀加蛋了!

1969年大學畢業時,台灣的電子業才剛萌芽,所以工作機會不是很多,我就想出國去看看,於是到了生活以及學術上都令人嚮往的美國。我在杜克(DUKE)大學唸研究所完成博士學位,也認識了我太太。之所以選擇杜克大學,一方面是比較現實面的獎學金問題,另一方面則是我對自己身為研究生的期許,不願意到太大的學校去,小學校中個別學生受到的照顧較好。

在杜克大學最明顯的感受,是我們台灣學生的理論基礎雖然比美國學生好,但是動手做的經驗太少,相對的信心也不夠。我所學的電力電子領域算是比較實務的,一定要動手去做。杜克在美國算是第一所開始研究電力電子的大學,我的指導教授Tom Wilson算是電力電子的開山始祖。我還記得一開始所做的題目是太陽能電池電能轉換,因為當時美國太空總署(NASA)的太空計畫還很熱門,所研究的都是要怎樣將太陽能轉變成衛星適用的電源、要如何去把體積做到最小以減輕重量、要怎麼在散熱不良的情形下減少發熱。這些計畫延續下來,電力電子所能應用的就很廣了,只要需要用到電的東西,就有電力電子發展的空間。我在杜克待到1975年獲得博士學位,回想起在杜克的生活,研究環境好又可以專心讀書,可說是十分快樂。

Q:為什麼老師會走入電力電子這個領域?交大是以固態電子跟半導體著稱,要跨領域去研究電力電子有沒有什麼樣的落差呢?
A:剛出國的時候也很迷惘,我只告訴自己不要走得太過於理論,希望能夠做一些實際的東西,到了美國就到處找教授談,我跟的教授當時很有名,他本身也創立一家成功的公司,經過詳談,我認為電力電子在應用上是很實際的,就走上了這條路。

至於剛提到的跨領域的落差,實際上是不存在的。就大學部教育來說,相關而不盡相同的領域間並沒有很大的落差,應該是上研究所之後才會感受到差異。實際上電力電子就是用固態電子以process power,就拿我畢業後在奇異(GE)的工作經驗來說,那時候做的是用來推動電動汽車用的功率電晶體,要求的是能承受一百安培的電流。你能說這不算是固態電子的領域嗎?

Q:老師剛剛提到您畢業後在奇異工作,能不能談談那段日子?後來又是怎樣到學校去當教授呢?

A:我從杜克畢業後,在奇異紐約州北部的研究總部待了四年。開始工作後,最先遇到的震撼,是發現我所接觸到的人,所學領域都跟我不一樣,不像在學校裡面都是電機系的為主,而他們有些是學金屬或化工的。很多計畫都是如此,要靠不同領域的人才一起努力才能完成。與這些不同背景的人溝通並且共事,讓我學到很多,也開了眼界。

在奇異的第四年,有人跟我接洽,問我是否有意願到維吉尼亞大學去教書。或許也可以說是個機會吧,我想教書是因為生活及思想上比較自由。我原先也想過自己創業,但是美國當時條件不很理想,而且在奇異期間跟台灣的聯繫不多,不清楚當年台灣這邊有很多創業的機會。我在這邊給學弟們一個建議,想要做什麼事情不見得要在自己的世界鑽牛角尖,可以試著廣面一點的走出去看,有時候會在意想不到的地方看到機會。維吉尼亞大學在電力電子方面的資源很豐富,可以說是世界上電力電子一大本營,也因為如此,美國國科會 NSF(National Science Foundation)在此設立電力電子中心(Center For Power Electronics)就設立在維吉尼亞大學,也因此跟台灣工研院及業界的交流頻繁,算是為後來回台播下了種子。
Q:能不能請老師說說在維吉尼亞二十四年的感覺,讓我們了解美國的大學在資源跟大環境與台灣的大學間的差異?
A:美國的大學跟台灣的大學最大的不同是在研究所。美國招收到的研究生來自世界各地,素質相對的會比較好,尤其來自中國大陸、東歐與蘇俄這些經濟比較次等的國家的學生不僅資質好,還特別用功。此外,在美國教授的自由度比較大,制度不像台灣受到限制。反過來看,台灣近年來研究環境真的進步不少,經費跟我們以前相比改善很多。交大在張校長不遺餘力的推動下,研究方面做的真的很不錯,學弟們應該有信心,交大研究環境不比美國差,尤其近年來台灣電子業之發展對大學研究環境有大大加分的作用。當然就生活環境而言,美國顯然還是好上許多。

Q:老師在美國一住三十年,能不能談一下對美國教育的觀感及與台灣教育的比較?
A:拿美國跟台灣的制度相比,孰優孰劣實在是很難界定,畢竟要因時制宜。可是在此我要強調一點,美國教育有很多優點值得台灣參考及深思。我有兩個小孩,跟著他們一起成長,等於親身經歷他們的教育及文化體系。我發現中國人所教育的人生觀跟美國人不太相同:我們從小受到的教育就是好好唸書,為自己著想,將來賺大錢做大事,較少有正面的鼓勵去奉獻社會、去服務人群。我們就常聽到美國長大的中國小孩與父母之間因認同不同而產生的爭執,最後有些父母不得不承認自己在這方面較為消極。有時候我發現我們常說的中國固有道德居然在美國還比較容易找到!

Q:老師在維吉尼亞所做的研究領域大概是哪些方面?
A:有好幾方面不一樣的應用。第一個是下一個世代的電腦CPU所需求的電源:電壓要超級低(1伏左右),效率要高,反應又要快(電腦休眠及工作功能之相切換),還要是智慧型電源,這是很大的挑戰。第二是許多未來可攜式的電子產品之Power IC,比如數位相機中就需要七種不同的電源,供應不同的部位如處理器、液晶螢幕、閃光燈、儲存……等。因為總功率消耗不到五瓦,希望能將這些全部整合成一顆Power IC。另外軍事用途如飛彈電源或飛機/艦艇用之電源,除了重量體積之考量外,還有可靠度的問題等等。我在1986年與夥伴成立一家無刷電力電子馬達公司,這類馬達可做魚雷推進器,除了要體積小、準確度高、推進力大之外,還要噪音小以及能在水中工作。之後在一偶然的機會裡將此馬達用在好萊塢拍攝的電影「獵殺紅色十月」中的小潛艇,由此在在說明了電力電子技術應用之廣泛。

Q:請問老師,您以怎樣的觀點來看待這個領域在台灣未來的發展?
A:電力電子在台灣發展約二十年,台灣在全球的角色十分重要,尤其在電腦、相機之電源產品上,可說是佔有半壁江山。就目前看來,Power IC有發展的空間,以現在的台灣絕對有能力去製作研發,而不是向美國購買,縱使Power IC設計方面的人才還缺乏,我希望現在的台灣能夠善用目前的資源,Power IC在此,晶圓代工廠在此,將產業的上下游串聯起來,將來大有可為。要知道產業是不能單打獨鬥的,需要一個質量中心,讓整個產業能成氣候。

Q:老師您以前在交大求學,現在在台大執教,請問您覺得交大與台大之間的差異在哪裡?
A:我的心態是希望大家的看法可以宏觀一點,不要有學校之間的分野。其實交大台大不都是在台灣嗎?不過我想提出一點,那就是交大的優勢在於交大住宿時培養建立起來的深厚感情,對你們未來絕對有正面的幫助,相信這也會是你們最大的收穫,我很鼓勵學生在學校的時候能夠把自己人際關係的網路建立起來,當然不用刻意以功利的心態去建立,四年關在同一宿舍裡,這些同學將來除了變成事業上的伙伴外,很多還會成為你一生的朋友。不只同學間,跟老師間的真正交流也將使你受益匪淺,就像我以前曾給我兒子一個挑戰:在大學四年跟系上每個教授都面對面去聊,教授就像是學校跟外界接觸的窗口,而且這對自己溝通上面的訓練有很大的幫助。

Q:老師是第二屆的系友,今天電工系來到40週年這個里程碑,能否請老師說說感言?
A:我以交大為榮,回想起在交大的那段日子,確實很辛苦,資源也不豐富,生活環境或是學習環境沒有達到很理想的地步,但是回想起來,學了不少東西。我和同儕之間也建立起了一生的「革命情感」,在這裡也向交大當年的老師們致謝。

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