《电力电子技术第二版》习题答案
（完整版）电力电子技术第二版张兴课后习题答案
（完整版）电力电子技术第二版张兴课后习题答案、简答题2.1晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数。
R题2.1 图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合，电压表读数接近输入直流电压；当S 开关断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管有出发脉冲，但是流过晶闸管电流低于擎住电流，晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值）。
2.2试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同。
电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率；通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。
2.3试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。
电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断；电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。
2.4普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。
导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。
阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用。
电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降，管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降，最后稳定在U F。
感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，di/dt 越大，峰值电压U FP 越高。
2.5试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。
若流过PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂N-区的欧姆电阻，阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂N-区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。
2.6比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。
从减小反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管？肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短，通流能力比普通二极管小。
电力电子技术(第二版)第2章答案
第2章 可控整流器与有源逆变器习题解答2-1 具有续流二极管的单相半波可控整流电路，电感性负载，电阻为5Ω,电感为0.2H ，电源电压2U 为220V ，直流平均电流为10A ，试运算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出其电压定额。
解：由直流输出电压平均值d U 的关系式：2cos 145.02α+=U U d 已知直流平均电流d I 为10A ，故得：A R I U d d 50510=⨯==可以求得控制角α为：0122045.0502145.02cos 2≈-⨯⨯=-=U U d α 则α=90°。
所以，晶闸管的电流有效值求得， ()A I I I t d I I d d d d VT 521222212==-=-==⎰ππππαπωππα 续流二极管的电流有效值为：A I I d VD R 66.82=+=παπ 晶闸管承担的最大正、反向电压均为电源电压的峰值22U U M =，考虑2~3倍安全裕量，晶闸管的额定电压为()()V U U M TN 933~6223113~23~2=⨯==续流二极管承担的最大反向电压为电源电压的峰值22U U M =，考虑2~3倍安全裕量，续流二极管的额定电压为()()V U U M TN 933~6223113~23~2=⨯==2-2 具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图2-44所示，问该变压器是否存在直流磁化问题。
试说明晶闸管承担的最大反向电压是多少？当负载是电阻或者电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同。
解：因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。
分析晶闸管承担最大反向电压及输出电压和电流波形的情形：（1） 以晶闸管 2VT 为例。
当1VT 导通时，晶闸管2VT 通过1VT 与2个变压器二次绕组并联，所以2VT 承担的最大电压为222U 。
电力电子技术第二版张兴课后习题答案
电力电子技术第二版张兴课后习题答案(总117页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--一、简答题2.1 晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数。
题2.1图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合，电压表读数接近输入直流电压；当S开关断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管有出发脉冲，但是流过晶闸管电流低于擎住电流，晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值）。
2.2 试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同。
电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率；通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。
2.3 试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。
电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断；电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。
2.4 普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。
导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。
阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用。
电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降，管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降，最后稳定在U。
感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，d i/d t 越大，F峰值电压U FP 越高。
2.5 试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。
若流过 PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂 N-区的欧姆电阻，阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过 PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂 N-区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。
《电工电子技术》(第二版)习题解答
第1章检测题（共100分，120分钟）一、填空题：（每空0.5分，共20分）1、电源和负载的本质区别是：电源是把其它形式的能量转换成电能的设备，负载是把电能转换成其它形式能量的设备。
2、对电阻负载而言，当电压一定时，负载电阻越小，则负载越大，通过负载的电流和负载上消耗的功率就越大；反之，负载电阻越大，说明负载越小。
3、实际电路中的元器件，其电特性往往多元而复杂，而理想电路元件的电特性则是单一和确切的。
4、电力系统中构成的强电电路，其特点是大电流、大功率；电子技术中构成的弱电电路的特点则是小电流、小功率。
5、常见的无源电路元件有电阻元件、电感元件和电容元件；常见的有源电路元件是电压源元件和电流源元件。
6、元件上电压和电流关系成正比变化的电路称为线性电路。
此类电路中各支路上的电压和电流均具有叠加性，但电路中的功率不具有叠加性。
7、电流沿电压降低的方向取向称为关联方向，这种方向下计算的功率为正值时，说明元件吸收电能；电流沿电压升高的方向取向称为非关联方向，这种方向下计算的功率为正值时，说明元件供出电能。
8、电源向负载提供最大功率的条件是电源内阻与负载电阻的数值相等，这种情况称为电源与负载相匹配，此时负载上获得的最大功率为U S2/4R S。
9、电压是产生电流的根本原因。
电路中任意两点之间电位的差值等于这两点间电压。
电路中某点到参考点间的电压称为该点的电位，电位具有相对性。
10、线性电阻元件上的电压、电流关系，任意瞬间都受欧姆定律的约束；电路中各支路电流任意时刻均遵循KCL定律；回路上各电压之间的关系则受KVL定律的约束。
这三大定律是电路分析中应牢固掌握的三大基本规律。
二、判断正误：（每小题1分，共10分）1、电路分析中描述的电路都是实际中的应用电路。
（错）2、电源内部的电流方向总是由电源负极流向电源正极。
（错）3、大负载是指在一定电压下，向电源吸取电流大的设备。
（对）4、电压表和功率表都是串接在待测电路中。
(完整版)《电力电子技术(第二版)》课后习题及解答
《电力电子技术》习题及解答第1章思考题与习题1.1晶闸管的导通条件是什么? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定?答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。
导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压U A决定。
1.2晶闸管的关断条件是什么?如何实现?晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定?答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流I A减小，I A下降到维持电流I H以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。
进而实现晶闸管的关断，其两端电压大小由电源电压U A决定。
1.3温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流I H会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。
1.4晶闸管的非正常导通方式有哪几种？答：非正常导通方式有：(1) I g=0，阳极电压升高至相当高的数值；(1) 阳极电压上升率du/dt 过高；(3) 结温过高。
1.5请简述晶闸管的关断时间定义。
答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。
即gr rr q t t t +=。
1.6试说明晶闸管有哪些派生器件？答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。
1.7请简述光控晶闸管的有关特征。
答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。
主要用于高压大功率场合。
1.8型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题1.8所示电路中是否合理，为什么?(暂不考虑电压电流裕量)图题1.8答：（a ）因为H A I mA K V I <=Ω=250100，所以不合理。
《电力电子技术(第2版)》 王立夫、金海明版 第三章 部分习题答案
3.1 具有续流二极管的单相半波相控整流电路，U 2=220V ，R=7.5Ω，L 值极大，当控制角当α=︒30和60︒时，要求： ①作出d u ，d i ，2i 的波形②计算整流输出平均电压U d 、输出电流I d 、变压器二次侧电流有效值I 2； ③计算晶闸管和续流二极管的电流平均值和有效值； ④考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解： 当α=︒30时 ① d u ，d i ，2i 的波形②输出平均电压U d 、输出电流I d 、变压器二次侧电流有效值I 2分别为d 21cos 0.450.4522092.3672U U α+==⨯=（V ） d 92.36712.31567.5d U I R ===（A ）212.31567.95dI I ===（A ） ③晶闸管和续流二极管的电流平均值和有效值 晶闸管的电流平均值 d V T 55.1315212d d I I I παπ-===（A ） 晶闸管的电流有效值 V T 27.95I I ==（A ） 续流二极管的电流平均值 Rd V D 7212d d I I I παπ+===7.1841（A ）续流二极管的电流有效值 R VD 12.31569.4062I I ===（A ）④考虑安全裕量晶闸管的额定电压为正常工作峰值电压的(2~3)倍2(2~3)(2~622.16~933.24R M U U ===（V ） 晶闸管的额定电流为T(AV)7.95(1.5~2)(1.5~2)(1.5~2)7.5955~10.1271.571.57 1.57f d VT k I I I ====（A ） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
当α=60︒时① d u ，d i ，2i 的波形 略②输出平均电压U d 、输出电流I d 、变压器二次侧电流有效值I 2分别为d 21cos 11/20.450.4522074.2522U U α++==⨯⨯=（V ） d 74.259.97.5d U I R ===（A ）29.9 5.7159dI I ===（A ） ③晶闸管和续流二极管的电流平均值和有效值 晶闸管的电流平均值 d V T 13.323d d I I I παπ-===（A ） 晶闸管的电流有效值 V T 2 5.7159I I ==（A ） 续流二极管的电流平均值 Rd V D 26.623d d I I I παπ+===（A ）续流二极管的电流有效值 R VD 9.98.0833dI I ===（A ） ④考虑安全裕量晶闸管的额定电压为正常工作峰值电压的(2~3)倍2(2~3)(2~622.16~933.24R M U U ===（V ） 晶闸管的额定电流为T(AV) 5.7159(1.5~2)(1.5~2)(1.5~2) 5.46~7.28141.571.57 1.57f d VT k I I I ====（A ） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
电力电子技术(第二版)第1章答案
第1章 电力电子器件习题答案1.晶闸管导通的条件是什么?关断的条件是什么? 答: 晶闸管导通的条件:① 应在晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电压。
② ②应在晶闸管的门极与阴极之间也加上正向电压和电流。
晶闸管关断的条件:要关断晶闸管,必须使其阳极电流减小到一定数值以下,或在阳极和阴极加反向电压。
2.为什么要限制晶闸管的通态电流上升率?答:因为晶闸管在导通瞬间,电流集中在门极附近,随着时间的推移,导通区才逐渐扩大,直到全部结面导通为止。
在刚导通时,如果电流上升率/di dt 较大,会引起门极附近过热,造成晶闸管损坏，所以电流上升率应限制在通态电流临界上升率以内。
3.为什么要限制晶闸管的断态电压上升率？答：晶闸管的PN 结存在着结电容，在阻断状态下，当加在晶闸管上的正向电压上升率/du dt 较大时，便会有较大的充电电流流过结电容，起到触发电流的作用，使晶闸管误导通。
因此，晶闸管的电压上升率应限制在断态电压临界上升率以内。
4.额定电流为100A 的晶闸管流过单相全波电流时，允许其最大平均电流是多少？ 解：额定电流为100A 的晶闸管在不考虑安全裕量的情况下，允许的电流有效值为：A I I 15710057.157.1T(A V )T =⨯==晶闸管在流过全波电流的时候，其有效值和正弦交流幅值的关系为：2d )sin (1m 02m T I t t I I ==⎰πωωπ其平均值与和正弦交流幅值的关系为：πωωππmm d 2d sin 1I t t I I ==⎰则波形系数为：11.122d T f ===πI I K 则晶闸管在流过全波电流的时候，其平均值为：A K I I 1.14111.1157f T d ===所以，额定电流为100A 的晶闸管流过单相全波电流时，允许其最大平均电流是141.4A 。
5.晶闸管中通过的电流波形如下图所示，求晶闸管电流的有效值、平均值、波形系数及晶闸管额定电流。
解：晶闸管电流的有效值为A I t I I 5.11532003d 21m 3202m T ====⎰πωπ晶闸管电流的平均值为A I t I I 7.6632003d 21m 320m d ====⎰πωπ波形系数为732.17.665.115d T f ===I I K 晶闸管的额定电流为A I I 120)2~5.1(57.1TT(AV)=⨯=6.比较GTO 与晶闸管的开通和关断，说明其不同之处。
电力电子技术(第二版)第3章答案
第三章 交流-交流变换器习题解答3-1. 在交流调压电路中，采用相位控制和通断控制各有什么优缺点？为什么通断控制适用于大惯性负载？ 答：相位控制：优点：输出电压平滑变化。
缺点：含有较严重的谐波分量 通断控制：优点：电路简单，功率因数高。
缺点：输出电压或功率调节不平滑。
由于惯性大的负载没有必要对交流电路的每个周期进行频繁的控制，所以可以采用通断控制。
对时间常数比较小负载的工作产生影响。
3-2. 单相交流调压电路，负载阻抗角为30°，问控制角α的有效移相范围有多大？如为三相交流调压电路，则α的有效移相范围又为多大？ 答：单相交流调压电路，负载阻抗角为30°，控制角α的有效移相范围是30°-180°；如为三相交流调压电路，α的有效移相范围是30°-150°。
3-3. 一电阻性负载加热炉由单相交流调压电路供电，如α=0°时为输出功率最大值，试求功率为80%，50%时的控制角α。
解：α＝0时的输出电压最大，为()222max sin 21U t d t U U o ==⎰πωωπ此时负载电流最大，为R U R U I o o 2max max ==因此最大输出功率为R U I U P o o o 22maxmax max ==输出功率为最大输出功率的80%时，有：R U P P o 22max8.08.0⨯==又由παππα-+=22sin 2U U o)22sin (12παππα-+==R R U P o o化简得παα4.02sin 2=- 由图解法解得 α=60°同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有： α=90°3-4. 单相交流调压电路，电源电压220V ，电阻负载R=9Ω,当α=30°时，求： （1）输出电压和负载电流；（2）晶闸管额定电压和额定电流； （3）输出电压波形和晶闸管电压波形。
电力电子技术第二版张兴课后习题答案
一、简答题2.1 晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数。
题2.1图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合，电压表读数接近输入直流电压；当S开关断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管有出发脉冲，但是流过晶闸管电流低于擎住电流，晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值）。
2.2 试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同。
电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率；通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。
2.3 试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。
电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断；电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。
2.4 普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。
导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。
阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用。
电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降，管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降，最后稳定在U F。
感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，d i/d t 越大，峰值电压U FP 越高。
2.5 试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。
若流过PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂N-区的欧姆电阻，阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂N-区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。
2.6 比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。
从减小反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管？肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短，通流能力比普通二极管小。
电力电子技术第二版张兴课后习题答案
一、简答题2.1 晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数。
题2.1图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合，电压表读数接近输入直流电压；当S开关断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管有出发脉冲，但是流过晶闸管电流低于擎住电流，晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值）。
2.2 试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同。
电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率；通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。
2.3 试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。
电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断；电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。
2.4 普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。
导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。
阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用。
电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降，管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降，最后稳定在U F。
感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，d i/d t 越大，峰值电压U FP 越高。
2.5 试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。
若流过PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂N-区的欧姆电阻，阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂N-区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。
2.6 比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。
从减小反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管？肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短，通流能力比普通二极管小。
电力电子技术第二版张兴课后习题答案
一、简答题2.1 晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数。
题2.1图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合，电压表读数接近输入直流电压；当S开关断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管有出发脉冲，但是流过晶闸管电流低于擎住电流，晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值）。
2.2 试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同。
电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率；通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。
2.3 试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。
电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断；电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。
2.4 普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。
导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。
阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用。
电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降，管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降，最后稳定在U F。
感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，d i/d t 越大，峰值电压U FP 越高。
2.5 试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。
若流过PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂N-区的欧姆电阻，阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂N-区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。
2.6 比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。
从减小反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管？肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短，通流能力比普通二极管小。
电力电子技术第二版张兴课后习题答案-范本模板
一、简答题2.1 晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数。
题2。
1图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合，电压表读数接近输入直流电压;当S开关断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管有出发脉冲，但是流过晶闸管电流低于擎住电流,晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值)。
2.2 试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同.电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率;通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。
2.3 试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理.电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断;电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通,通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。
2.4 普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。
导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。
阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用.电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降，管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降,最后稳定在U F。
感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，d i/d t 越大，峰值电压U FP 越高。
2.5 试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。
若流过PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂N—区的欧姆电阻，阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂N—区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。
2.6 比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。
从减小反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管？肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短,通流能力比普通二极管小。
电力电子技术第二版张兴课后习题答案---精品管理资料
一、简答题2.1 晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数.题2.1图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合,电压表读数接近输入直流电压；当S开关断开时,由于电压表内阻很大,即使晶闸管有出发脉冲,但是流过晶闸管电流低于擎住电流,晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值）。
2.2 试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同.电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率；通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。
2.3 试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。
电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断；电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。
2.4 普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。
导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。
阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用.电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降,管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降，最后稳定在U F。
感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，d i/d t 越大,峰值电压U FP 越高。
2.5 试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。
若流过PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂N—区的欧姆电阻,阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂N—区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。
2.6 比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。
从减小反向过冲电压的角度出发,应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管？肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短,通流能力比普通二极管小。
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《电力电子技术》习题及解答第1章思考题与习题1.1晶闸管的导通条件是什么? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定?答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流(或脉冲）。
导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压UＡ决定。
1．2晶闸管的关断条件是什么?如何实现?晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定?答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流ＩＡ减小，ＩA下降到维持电流I H以下时,晶闸管内部建立的正反馈无法进行。
进而实现晶闸管的关断,其两端电压大小由电源电压U A决定。
1.3温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化?答:温度升高时,晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流IＨ会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。
１.4晶闸管的非正常导通方式有哪几种?答：非正常导通方式有:（1) I g=0,阳极电压升高至相当高的数值;(1) 阳极电压上升率ｄu/dt过高；(3) 结温过高。
1.5请简述晶闸管的关断时间定义。
答:晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。
即gr rr q t t t +=。
1.６试说明晶闸管有哪些派生器件?答:快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。
１.7请简述光控晶闸管的有关特征。
答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管,在光的照射下,光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。
主要用于高压大功率场合。
1.8型号为KP1０0-3，维持电流I H =４ｍＡ的晶闸管，使用在图题1．8所示电路中是否合理,为什么?（暂不考虑电压电流裕量）图题１.8答:(a ）因为H A I mA K VI <=Ω=250100,所以不合理。
(b) 因为A VI A 2010200=Ω=, ＫP100的电流额定值为１00A ，裕量达5倍,太大了。
(c)因为A VI A 1501150=Ω=，大于额定值，所以不合理。
1．９ 图题1.９中实线部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为I m ,试计算各图的电流平均值．电流有效值和波形系数。
解：图(ａ): I Ｔ（A Ｖ)=π21⎰πωω0)(sin t td I m =πmIＩT ＝⎰πωωπ2)()sin (21t d t I m =2mIK f =)(AV T T I ＝１.57图题1．9图（b ）: ＩT （A Ｖ)=π1⎰πωω0)(sin t td I m =π2I m ＩＴ＝⎰πωωπ02)()sin (1t d t I m =2m IK f =)(AV T TI I =１.11图（c ）： ＩT(A V ）＝π1⎰ππωω3)(sin t td I m =π23I m ＩT =⎰ππωωπ32)()sin (1t d t I m = I ｍm I 63.08331≈+πK f =)(AV T TI I =1.26图（d)： ＩＴ(A V )=π21⎰ππωω3)(sin t td I m =π43Ｉｍ I T =⎰ππωωπ32)()sin (21t d t I m = Ｉmm I 52.06361≈+πＫf =)(AV T T I ＝1．７8图(e)： I T(ＡV )=π21⎰40)(πωt d I m =8mI ＩＴ=⎰402)(21πωπt d I m =22m IK f =)(AV T T I I =2.83图(ｆ)： I Ｔ（A V )=π21⎰20)(πωt d I m ＝4mI I T =⎰202)(21πωπt d I m ＝2mI K f =)(AV T T I I =2１.1０上题中，如不考虑安全裕量,问额定电流100A 的晶闸管允许流过的平均电流分别是多少?解：（a)图波形系数为１.５7，则有： 1.57)(AV T I ⨯=1.57⨯100A , ＩT(A V) = 100 A(b)图波形系数为1.1１，则有: 1.11)(AV T I ⨯=１.５7⨯10０A , I T(A Ｖ)=1４1.4A （c ）图波形系数为1.26,则有： １.26)(AV T I ⨯=1.５７⨯100Ａ , I T(ＡV)=124．6A (d)图波形系数为１.78,则有： 1．78)(AV T I ⨯=1.57⨯100A , I T （A Ｖ)=８8.2Ａ (e ）图波形系数为2.8３，则有: ２.83)(AV T I ⨯=1．５7⨯１０0A, ＩT （ＡＶ）=55．５Ａ(f)图波形系数为2,则有： 2)(AV T I ⨯=１.57⨯１00A ， I T （ＡV)=７８．5A １．１１某晶闸管型号规格为ＫP200-8D ，试问型号规格代表什么意义？解：K Ｐ代表普通型晶闸管,２00代表其晶闸管的额定电流为200A,8代表晶闸管的正反向峰值电压为8００V ，D 代表通态平均压降为V U V T 7.06.0<<。
1.１２如图题1.12所示,试画出负载R ｄ上的电压波形(不考虑管子的导通压降)。
图题1.12 解：其波形如下图所示：1.13在图题1.１３中,若要使用单次脉冲触发晶闸管Ｔ导通，门极触发信号（触发电压为脉冲）的宽度最小应为多少微秒（设晶闸管的擎住电流I L =15mA ）?图题1．13解:由题意可得晶闸管导通时的回路方程:E Ri dtdi LA A=+ 可解得 )1(τtAe R E i --=, τ =RL =1 要维维持持晶闸管导通,)(t i A 必须在擎住电流I L 以上,即31015)1(5.050--⨯≥-t e s t μ150101506=⨯≥-， 所以脉冲宽度必须大于150µs。
１.14单相正弦交流电源，晶闸管和负载电阻串联如图题1.14所示，交流电源电压有效值为220V 。
（1)考虑安全余量，应如何选取晶闸管的额定电压?(2)若当电流的波形系数为K f =2.2２时,通过晶闸管的有效电流为１00Ａ,考虑晶闸管的安全余量，应如何选择晶闸管的额定电流? 解：（1)考虑安全余量, 取实际工作电压的２倍U T =2２0⨯２≈⨯2６2２V ， 取600V (２)因为Ｋf =２．２2， 取两倍的裕量，则:２I T （ＡV)A 10022.2⨯≥得: I T(A Ｖ）=1１１(A) 取１０0A 。
图题１．1４１.１５ 什么叫GTR 的一次击穿？什么叫GTR 的二次击穿?答：处于工作状态的GTR,当其集电极反偏电压U CE 渐增大电压定额ＢU ＣEO 时，集电极电流I Ｃ急剧增大（雪崩击穿)，但此时集电极的电压基本保持不变,这叫一次击穿。
发生一次击穿时,如果继续增大U ＣE ，又不限制I C ,I C 上升到临界值时,U CE 突然下降，而I Ｃ继续增大（负载效应），这个现象称为二次击穿。
１.16怎样确定G ＴR 的安全工作区SOA?答：安全工作区是指在输出特性曲线图上GT Ｒ能够安全运行的电流、电压的极限范围。
按基极偏量分类可分为:正偏安全工作区F ＢSO Ａ和反偏安全工作区RBS ＯA 。
正偏工作区又叫开通工作区，它是基极正向偏量条件下由G ＴR 的最大允许集电极功耗P CM 以及二次击穿功率P SB ，I ＣＭ,B ＵC ＥO 四条限制线所围成的区域。
反偏安全工作区又称为GTR 的关断安全工作区,它表示在反向偏置状态下GT Ｒ关断过程中电压ＵＣE ,电流ＩC 限制界线所围成的区域。
1．17 GTR 对基极驱动电路的要求是什么? 答:要求如下：（1）提供合适的正反向基流以保证GTR 可靠导通与关断, （2）实现主电路与控制电路隔离，（3）自动保护功能,以便在故障发生时快速自动切除驱动信号避免损坏GTR 。
(4)电路尽可能简单,工作稳定可靠，抗干扰能力强。
1.１8在大功率ＧTR 组成的开关电路中为什么要加缓冲电路？答：缓冲电路可以使GT Ｒ在开通中的集电极电流缓升,关断中的集电极电压缓升,避免了ＧT Ｒ同时承受高电压、大电流。
另一方面，缓冲电路也可以使ＧT Ｒ的集电极电压变化率dtdu和集电极电流变化率dtdi得到有效值抑制，减小开关损耗和防止高压击穿和硅片局部过热熔通而损坏GTR 。
1.19与GTR 相比功率MOS 管有何优缺点?答:GT Ｒ是电流型器件，功率M ＯS 是电压型器件,与G ＴR 相比，功率MO Ｓ管的工作速度快,开关频率高，驱动功率小且驱动电路简单,无二次击穿问题，安全工作区宽，并且输入阻抗可达几十兆欧。
但功率MO Ｓ的缺点有：电流容量低，承受反向电压小。
1.２0从结构上讲,功率M ＯＳ管与V ＤMOS 管有何区别?答：功率MOS 采用水平结构，器件的源极Ｓ，栅极G 和漏极D 均被置于硅片的一侧,通态电阻大,性能差，硅片利用率低。
VDMOS 采用二次扩散形式的Ｐ形区的N +型区在硅片表面的结深之差来形成极短的、可精确控制的沟道长度（１~3m ）、制成垂直导电结构可以直接装漏极、电流容量大、集成度高。
1.21试说明V ＤＭOS 的安全工作区。
答:VD ＭO Ｓ的安全工作区分为:（1）正向偏置安全工作区，由漏电源通态电阻限制线,最大漏极电流限制线，最大功耗限制线，最大漏源电压限制线构成。
(2)开关安全工作区:由最大峰值漏极电流I CM ,最大漏源击穿电压BU D Ｓ最高结温I ＪM 所决定。
(3)换向安全工作区：换向速度dtdi一定时,由漏极正向电压ＵDS 和二极管的正向电流的安全运行极限值I FM 决定。
1.22试简述功率场效应管在应用中的注意事项。
答:(1)过电流保护，（2)过电压保护，（３)过热保护，(４)防静电。
1.23与GTR 、VD ＭOS 相比,IGBT 管有何特点?答:ＩGB Ｔ的开关速度快,其开关时间是同容量ＧTR 的1/1０，ＩＧBT 电流容量大，是同容量M ＯS 的10倍;与V ＤM ＯS 、G ＴR 相比,IGBT 的耐压可以做得很高，最大允许电压U CEM 可达4500V ，ＩGBT 的最高允许结温T ＪＭ为150℃，而且IGBT 的通态压降在室温和最高结温之间变化很小,具有良好的温度特性;通态压降是同一耐压规格ＶD ＭOS 的1/10，输入阻抗与ＭＯS 同。
1．24下表给出了1200V 和不同等级电流容量I ＧBT 管的栅极电阻推荐值。
试说明为什么随着电流容量的增大,栅极电阻值相应减小?答：对一定值的集电极电流,栅极电阻增大栅极电路的时间常数相应增大,关断时栅压下降到关断门限电压的时间变长，于是ＩGBＴ的关断损耗增大。