【正文】 《電力電子技術(shù)》習(xí)題及解答龍巖學(xué)院 物機(jī)學(xué)院第1章 思考題與習(xí)題? 導(dǎo)通后流過晶閘管的電流和負(fù)載上的電壓由什么決定?答：晶閘管的導(dǎo)通條件是：晶閘管陽極和陽極間施加正向電壓，并在門極和陽極間施加正向觸發(fā)電壓和電流（或脈沖）。導(dǎo)通后流過晶閘管的電流由負(fù)載阻抗決定，負(fù)載上電壓由輸入陽極電壓UA決定。?　如何實(shí)現(xiàn)?　晶閘管處于阻斷狀態(tài)時(shí)其兩端的電壓大小由什么決定?答：晶閘管的關(guān)斷條件是：要使晶閘管由正向?qū)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄酄顟B(tài)，可采用陽極電壓反向使陽極電流IA減小，IA下降到維持電流IH以下時(shí)，晶閘管內(nèi)部建立的正反饋無法進(jìn)行。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)晶閘管的關(guān)斷，其兩端電壓大小由電源電壓UA決定。，晶閘管的觸發(fā)電流、正反向漏電流、維持電流以及正向轉(zhuǎn)折電壓和反向擊穿電壓如何變化？答：溫度升高時(shí)，晶閘管的觸發(fā)電流隨溫度升高而減小，正反向漏電流隨溫度升高而增大，維持電流IH會減小，正向轉(zhuǎn)折電壓和反向擊穿電壓隨溫度升高而減小。？答：非正常導(dǎo)通方式有：(1) Ig=0，陽極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值；(1) 陽極電壓上升率du/dt過高；(3) 結(jié)溫過高。答：晶閘管從正向陽極電流下降為零到它恢復(fù)正向阻斷能力所需的這段時(shí)間稱為關(guān)斷時(shí)間。即。？答：快速晶閘管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、光控晶閘管等。答：光控晶閘管是在普通晶閘管的門極區(qū)集成了一個(gè)光電二極管，在光的照射下，光電二極管電流增加，此電流便可作為門極電觸發(fā)電流使晶閘管開通。主要用于高壓大功率場合。，維持電流IH=4mA的晶閘管，為什么?(暫不考慮電壓電流裕量) 答：（a）因?yàn)?，所以不合理?b) 因?yàn)? KP100的電流額定值為100Ａ，裕量達(dá)５倍，太大了。（c）因?yàn)?，大于額定值，所以不合理。 ，其最大值均為Im，試計(jì)算各圖的電流平均值．電流有效值和波形系數(shù)。解：圖(a)： IT(AV)==IT== Kf== 圖題1．9圖(b)： IT(AV)== ImIT==Kf==圖(c)： IT(AV)== ImIT== ImKf==圖(d)： IT(AV)==ImIT== ImKf==圖(e)： IT(AV)==IT==Kf==圖(f)： IT(AV)==IT==Kf==2，如不考慮安全裕量，問額定電流100A的晶閘管允許流過的平均電流分別是多少?解：(a)，則有： = , IT(AV) = 100 A(b)，則有： = , IT(AV)=(c)，則有： = , IT(AV)=(d)，則有： = , IT(AV)=(e)，則有： =, IT(AV)=(f)圖波形系數(shù)為2，則有： 2= , IT(AV)=，試問型號規(guī)格代表什么意義?解：KP代表普通型晶閘管，200代表其晶閘管的額定電流為200A，8代表晶閘管的正反向峰值電壓為800V，D代表通態(tài)平均壓降為。，試畫出負(fù)載Rd上的電壓波形(不考慮管子的導(dǎo)通壓降)。 解：其波形如下圖所示：，若要使用單次脈沖觸發(fā)晶閘管T導(dǎo)通，門極觸發(fā)信號（觸發(fā)電壓為脈沖）的寬度最小應(yīng)為多少微秒（設(shè)晶閘管的擎住電流IL=15mA）？ 解：由題意可得晶閘管導(dǎo)通時(shí)的回路方程：可解得 ， ==1要維維持持晶閘管導(dǎo)通，必須在擎住電流IL以上，即 ， 所以脈沖寬度必須大于150181。s。，交流電源電壓有效值為220V。 (1)考慮安全余量，應(yīng)如何選取晶閘管的額定電壓？ (2)若當(dāng)電流的波形系數(shù)為Kf=，通過晶閘管的有效電流為100A，考慮晶閘管的安全余量，應(yīng)如何選擇晶閘管的額定電流？解：（1）考慮安全余量, 取實(shí)際工作電壓的2倍 UT=2202622V, 取600V（2）因?yàn)镵f=, 取兩倍的裕量，則：2IT(AV) 得： IT(AV)=111(A) 取100A。 什么叫GTR的一次擊穿?什么叫GTR的二次擊穿?答：處于工作狀態(tài)的GTR，當(dāng)其集電極反偏電壓UCE漸增大電壓定額BUCEO時(shí)，集電極電流IC急劇增大（雪崩擊穿），但此時(shí)集電極的電壓基本保持不變，這叫一次擊穿。發(fā)生一次擊穿時(shí)，如果繼續(xù)增大UCE，又不限制IC，IC上升到臨界值時(shí)，UCE突然下降，而IC繼續(xù)增大（負(fù)載效應(yīng)），這個(gè)現(xiàn)象稱為二次擊穿。?答：安全工作區(qū)是指在輸出特性曲線圖上GTR能夠安全運(yùn)行的電流、電壓的極限范圍。按基極偏量分類可分為：正偏安全工作區(qū)FBSOA和反偏安全工作區(qū)RBSOA。正偏工作區(qū)又叫開通工作區(qū)，它是基極正向偏量條件下由GTR的最大允許集電極功耗PCM以及二次擊穿功率PSB，ICM，BUCEO四條限制線所圍成的區(qū)域。反偏安全工作區(qū)又稱為GTR的關(guān)斷安全工作區(qū)，它表示在反向偏置狀態(tài)下GTR關(guān)斷過程中電壓UCE，電流IC限制界線所圍成的區(qū)域。 GTR對基極驅(qū)動電路的要求是什么？答：要求如下：（1）提供合適的正反向基流以保證GTR可靠導(dǎo)通與關(guān)斷，（2）實(shí)現(xiàn)主電路與控制電路隔離，（3）自動保護(hù)功能，以便在故障發(fā)生時(shí)快速自動切除驅(qū)動信號避免損壞GTR。（4）電路盡可能簡單，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)。?答：緩沖電路可以使GTR在開通中的集電極電流緩升，關(guān)斷中的集電極電壓緩升，避免了GTR同時(shí)承受高電壓、大電流。另一方面，緩沖電路也可以使GTR的集電極電壓變化率和集電極電流變化率得到有效值抑制，減小開關(guān)損耗和防止高壓擊穿和硅片局部過熱熔通而損壞GTR。?答：GTR是電流型器件，功率MOS是電壓型器件，與GTR相比，功率MOS管的工作速度快，開關(guān)頻率高，驅(qū)動功率小且驅(qū)動電路簡單，無二次擊穿問題，安全工作區(qū)寬，并且輸入阻抗可達(dá)幾十兆歐。但功率MOS的缺點(diǎn)有：電流容量低，承受反向電壓小。，功率MOS管與VDMOS管有何區(qū)別?答：功率MOS采用水平結(jié)構(gòu)，器件的源極S，柵極G和漏極D均被置于硅片的一側(cè)，通態(tài)電阻大，性能差，硅片利用率低。VDMOS采用二次擴(kuò)散形式的P形區(qū)的N+型區(qū)在硅片表面的結(jié)深之差來形成極短的、可精確控制的溝道長度（1~3）、制成垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可以直接裝漏極、電流容量大、集成度高。答：VDMOS的安全工作區(qū)分為：（1）正向偏置安全工作區(qū)，由漏電源通態(tài)電阻限制線，最大漏極電流限制線，最大功耗限制線，最大漏源電壓限制線構(gòu)成。（2）開關(guān)安全工作區(qū)：由最大峰值漏極電流ICM，最大漏源擊穿電壓BUDS最高結(jié)溫IJM所決定。（3）換向安全工作區(qū)：換向速度一定時(shí)，由漏極正向電壓UDS和二極管的正向電流的安全運(yùn)行極限值IFM決定。答：（1）過電流保護(hù)，（2）過電壓保護(hù)，（3）過熱保護(hù)，（4）防靜電。、VDMOS相比，IGBT管有何特點(diǎn)?答：IGBT的開關(guān)速度快，其開關(guān)時(shí)間是同容量GTR的1/10，IGBT電流容量大，是同容量MOS的10倍；與VDMOS、GTR相比，IGBT的耐壓可以做得很高，最大允許電壓UCEM可達(dá)4500V，IGBT的最高允許結(jié)溫TJM為150℃，而且IGBT的通態(tài)壓降在室溫和最高結(jié)溫之間變化很小，具有良好的溫度特性；通態(tài)壓降是同一耐壓規(guī)格VDMOS的1/10，輸入阻抗與MOS同。試說明為什么隨著電流容量的增大，柵極電阻值相應(yīng)減??？電流容量／A255075100150200300柵極電阻／Ω502515125答：對一定值的集電極電流，柵極電阻增大柵極電路的時(shí)間常數(shù)相應(yīng)增大，關(guān)斷時(shí)柵壓下降到關(guān)斷門限電壓的時(shí)間變長，于是IGBT的關(guān)斷損耗增大。因此，隨著電流容量的增大，為了減小關(guān)斷損耗，柵極電阻值相應(yīng)減小。應(yīng)當(dāng)注意的是，太小的柵極電阻會使關(guān)斷過程電壓變化加劇，在損耗允許的情況下，柵極電阻不使用宜太小。、GTR、IGBT、GTO、MOSFET、IGCT及MCT器件中，哪些器件可以承受反向電壓？哪些可以用作靜態(tài)交流開關(guān)？答：SCR、GTR、IGBT、GTO、MCT都可承受反向電壓。SCR可以用作靜態(tài)開關(guān)。答：功率MOSFET驅(qū)動電路的特點(diǎn)是：輸入阻抗高，所需驅(qū)動功率小，驅(qū)動電路簡單，工作頻率高。答：SIT采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，溝道短而寬，適合于高電壓，大電流的場合，其漏極電流具有負(fù)溫度系數(shù)，可避免因溫度升高而引起的惡性循環(huán)漏極電流通路上不存在PN結(jié)，一般不會發(fā)生熱不穩(wěn)定性和二次擊穿現(xiàn)象，其安全工作區(qū)范圍較寬,關(guān)斷它需加10V的負(fù)柵極偏