1.5电力电子器件的驱动

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电力电子技术(第4版)第3讲电力电子器件

过程快，承受di/dt能力强。
电力电子技术
第1章：
电力电子器件
⑵ GTO的动态特性
iG
开通过程：与普通晶闸管相同关断过程：与普通晶闸管有所不同储存时间 t s ，使等效晶体退出饱和。下降时间 t f ，
O t
尾部时间 t —残存载流子复
t
iA IA 90%合。
10%IA 0
电力电子器件
③最大可关断阳极电流 I A T O ——GTO额定电流。 ④ 电流关断增益off ——最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值IGM 之比称为电流关断增益。
o ff
I ATO I GM
off一般很小，只有5左右，这是GTO的一个主要缺点。
1000A的GTO关断时门极负脉冲电流峰值要200A 。电力电子技术
A 强 G K O U AK 光强度弱
a)
b)
因此目前在高压大功率的场合。
图1-10 光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性
a) 电气图形符号 b) 伏安特性
电力电子技术
第1章：
电力电子器件
1.6
典型全控型器件
1.6.0 引言
门极可关断晶闸管——在晶闸管问世后不久出现。
20世纪80年代以来，电力电子技术进入了一个崭新时代。
第1章：
电力电子器件
1.6.2
术语用法：
电力晶体管
电力晶体管（Giant Transistor——GTR，直译为巨型晶体管）。
耐高电压、大电流的双极结型晶体管（ Bipolar Junction Transistor——BJT），英文有时候也称为Power BJT。应用:

电力电子器件概述

4. 最高工作结温 TJM：125～175℃
5. 反向恢复时间trr 6. 浪涌电流IFSM
1.2.4 主要类型
1. 普通二极管——又称整流二极管 1KHZ以下数千安和数千伏以上
2. 快恢复二极管 5μs以下 3. 肖特二极管
1.3 半控型器件——晶闸管(SCR)
常用晶闸管的结构
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
Id
1
2
3
Im
sin td
t
3
4
Im
0.24Im
I
1
2
Im
sin t
2
d
t
0.46Im
3
Kf
I Id
0.46 0.24
1.92
IT ( AV )
100 2
50
Id
1.57 50 1.92
41 A
Im
Id 0.24
41 0.24
171
A
⑵ 维持电流IH 使晶闸管维持通态所必需的最小主电流。 ⑶ 擎住电流IL ⑷ 浪涌电流ITSM
4. 光控晶闸管LTT
⑴又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。
⑵光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，且可避免电磁干扰的影响。
⑶在高压大功率的场合占有重要地位。
1.4 典型全控型器件
门极可关断晶闸管——在晶闸管问世后不久出现。 20世纪80年代以来，电力电子技术进入了一个崭新时代。
不可控器件：电力二极管
半控型器件：晶闸管及其派生器件全控型器件：功率场效应管、绝缘栅双极性晶体管、
门极可关断晶闸管
⑵ 按照控制信号性质可分为：电流控制型电压控制型：控制功率小

电力电子器件的模块化设计优化考核试卷

7.为了提高电力电子模块的电磁兼容性，可以采取的措施有______、______和______。（）
8.在电力电子器件的串联应用中，主要目的是为了______电压处理能力。（）
9.电力电子模块化设计中，______是一种常用的封装形式，具有良好的热性能和电气性能。（）
10.在电力电子器件的测试中，______测试是评估器件长期可靠性的重要手段。（）
3.为了提高电力电子器件的散热效果，常用的散热材料有______、______等。（）
4.电力电子模块化设计时，应考虑器件的______、______和______等性能指标。（）
5.在电力电子器件中，______通常用于实现电能的高效转换。（）
6.电力电子器件的驱动电路设计时，需要考虑的主要因素有______、______和______。（）
1.以下哪些因素会影响电力电子器件的选型？（）
A.电压等级
B.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流等级
C.开关频率
D.器件成本
2.模块化设计在电力电子器件中主要考虑以下哪些方面？（）
A.热管理
B.尺寸
C.重量
D.成本
3.以下哪些是电力电子器件的常见封装形式？（）
A. TO-3
B. DIP
C. SIP
D. SMD
4.以下哪些措施可以减少电力电子器件的开关损耗？（）
C.震动测试
D.安全测试
20.以下哪些方法可以优化电力电子器件的散热设计？（）
A.增大散热器面积
B.优化风扇布局
C.使用热管
D.提高器件的热传导性
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.电力电子器件中，用于控制电流方向的器件称为______。（）

电力电子技术教案

第 1 次课 3 学时授课时间06.2.22 教案完成时间06.2.15 第一章电力电子器件 1.1 1.2 1.3 (包括绪论)课题（章节）教学目的与要求：通过该部分内容学习,使学生明白什么是电力电子技术? 电力电子技术的应用领域是什么? 电力电子技术与自动化专业、电子信息工程专业之间的的关系是什么？通过前三节的学习，学生应了解电力二极管、晶闸管等电力电子器件的基本结构、工作原理、主要参数、应用场合等。

教学重点、难点：器件的动态过程的波形的理解、器件的灵活应用是本次教学的重点和难点。

教学方法及师生互动设计：启发式，帮助学生回忆已学过的“电子技术基础”的相关知识，进而更好地理解“电力电子技术”知识，使学生建立知识的联想链。

课堂练习、作业：1、电力电子器件与信息电子器件的区别表现在哪些方面？2、试述在变频空调器中，哪些属于自动化技术，哪些属于电力电子技术？本次课堂教学内容小结介绍了电力电子技术背景知识、发展趋势。

介绍了电力二极管、晶闸管工作原理、基本特性和主要参数。

本次课堂教学达到预期目的，不少学生通过听讲表现出对电力电子技术课程的兴趣，课堂提问效果较好。

学好该课程需要较好的电子技术、电路方面的基础知识。

第 1 页第 2 次课 3 学时授课时间06.3.1 教案完成时间06.2.23 第一章电力电子器件 1.4 1.5 1.6课题（章节）教学目的与要求：通过该部分内容学习,使学生理解典型的全控型电力电子器件的工作原理、主要参数工程应用情况。

充分了解电力电子器件的驱动方式。

对其它新型器件也有所了解。

教学重点、难点：重点介绍晶闸管、IGBT、电力MOSFET三种应用最为广泛的器件的工作原理及其主要参数和工程应用。

教学方法及师生互动设计：以实际生活中见到的的实例，启发学生对于晶闸管、IGBT、电力MOSFET等器件的应用的理解。

如：调光台灯、风扇无极调速、电磁炉等。

课堂练习、作业：1、P42. 1.22、说出所知道的电力电子器件的名称及其应用场合、工作原理。

电力电子技术第三章全控型器件的驱动

第一节全控型电力电子器件的驱动
2.专用集成驱动电路芯片 1)驱动电路与IGBT栅射极接线长度应小于1m，并使用双绕线，以提高抗干扰能力。
图3-9 电力MOSFET的一种驱动电路
第一节全控型电力电子器件的驱动
3z10.tif
第一节全控型电力电子器件的驱动
2)如果发现IGBT集电极上产生较大的电压脉冲，应增加栅极串接电阻RG的阻值。 3)图3-10中外接两个电容为47μF，是用来吸收电源接线阻抗变化引起的电源电压波动。
图3-6 抗饱和电路
第一节全控型电力电子器件的驱动
图中VD1、VD2为抗饱和二极管，VD3为反向基极电流提供回路。在轻载情况下，GTR饱和深度加剧使UCE减小，A点电位高于集电极电位，二极管VD2导通，使流过二极管VD1的基极电流IB减小，从而减小了GTR的饱和深度。抗饱和基极驱动电路使GTR在不同的集电极电流情况下，集电结处于零偏或轻微正向偏置的准饱和状态，以缩短存储时间。在不同负载情况下以及在应用离散性较大的GTR时，存储时间趋向一致。应当注意的是，VD2为钳位二极管，它必须是快速恢复二极管，该二极管的耐压也必须和GTR的耐压相当。因电路工作于准饱和状态，其正向压降增加，也增大了导通损耗。
图3-2 门极控制电路结构示意图
第一节全控型电力电子器件的驱动
(1)开通控制开通控制要求门极电流脉冲的前沿陡、幅度高、宽度大及后沿缓。
图3-3 推荐的GTO门极控制信号波形
第一节全控型电力电子器件的驱动
(2)关断控制 GTO的关断控制是靠门极驱动电路从门极抽出P2基区的存储电荷，门极负电压越大，关断的越快。 (3)GTO的门极驱动电路 GTO的门极控制电路包括开通电路、关断电路和反偏电路。间接驱动是驱动电路通过脉冲变压器与GTO门极相连，其优点是： GTO主电路与门极控制电路之间由脉冲变压器或光耦合器件实现电气隔离，控制系统较为安全；脉冲变压器有变换阻抗的作用，可使驱动电路的脉冲功率放大器件电流大幅度减小。缺点是：输出变压器的漏感使输出电流脉冲前沿陡度受到限制，输出变压器的寄生电感和电容易产生寄生振荡，影响GTO的正确开通和关断。此外，隔离器件本身的响应速度将影响驱动信号的快速

电力电子技术课程教学大纲

《电力电子技术》课程教学大纲课程类别：专业基础课程性质：必修英文名称：Power Electronic Technology总学时：64讲授学时：48 实验学时：16学分：3.5先修课程：电路原理、模拟电子技术、数字电子技术适用专业：自动化开课单位：信息工程学院自动化教研室一、课程简介《电力电子技术》是电气工程及其自动化专业、自动化专业本科生的一门专业基础课，是一门理论与应用相结合，实践性很强的课程。

它包括电力电子器件、电力电子变流技术以及以微电子技术和计算机为代表的控制技术三大组成部分。

本课程的目的和任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标，培养学生的分析问题和解决问题的能力，为《运动控制》等后续课程以及从事与电气工程有关的技术工作和科学研究打下一定的基础。

二、教学内容及基本要求0 绪论（2学时）教学内容：0.1电力电子技术的定义0.2电力电子技术的发展历史(自学)0.3电力电子技术的内涵及其相关工业0.4电力电子技术所研究的基本问题0.5电力电子技术的主要内容0.6本课程的学习方法及考核方法教学要求：1.理解电力电子技术的定义，电力电子技术所研究的基本问题。

2.了解电力电子学科的发展历史、电力电子技术的内涵及其相关工业、电力电子技术的主要内容以本课程的学习方法及考核方法。

授课方式：讲授+自学第一章：电力电子器件（10 学时）教学内容：1.1电力电子器件概述1.2不可控器件——电力二极管1.3半控型器件——晶闸管1.4典型全控型器件1.5其他新型电力电子器件1.6电力电子器件的驱动1.7电力电子器件的保护1.8电力电子器件的串联和并联使用教学要求：1.掌握各种电力电子器件的基本特性、应用场合和使用方法。

2.理解各种全控型器件、半控型器件的工作原理和主要参数选择依据.3.了解典型触发、驱动和缓冲电路的组成、工作原理和特点。

电力电子技术_洪乃刚_第二章电力电子器件

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2、晶闸管的电流参数通态平均电流和额定电流通态平均电流IAV国际规定是在环境温度为40°C和在规定冷却条件下，稳定结温不超过额定结温时，晶闸管允许流过的最大正弦半波电流的平均值。晶闸管以通态平均电流标定为额定电流。当通过晶闸管的电流不是正弦半波时，选择额定电流就需要将实际通过晶闸管电流的有效值IT折算为正弦半波电流的平均值，其折算过程如下：通过晶闸管正弦半波电流的平均值：
晶闸管开通和关断过程
晶闸管在受反向电压关断时，反向阻断恢复时间 trr，正向电压阻断能力恢复的这段时间称为正向阻断恢复时间tgr，晶闸管的关断时间toff=trr+tgr，约为数百微秒。（2）dv/dt和di/dt限制晶闸管在断态时，如果加在阳极上的正向电压上升率dv/dt很大会使晶闸管误导通，因此，对晶闸管正向电压的dv/dt需要作一定的限制。晶闸管在导通过程中，如果电流上升率di/dt很大会引起局部结面过热使晶闸管烧坏，因此，在晶闸管导通过程中对di/dt也要有一定的限制。
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二、电力二极管的伏安特性
当施加在二极管上的正向电压大于UTO 时，二极管导通。当二极管受反向电压时，二极管仅有很小的反向漏电流（也称反向饱和电流）。
二极管的伏安特性
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三、电力二极管的主要参数
A、额定电压 B、额定电流 C、结温
电力二极管实物图
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A、电力二极管的额定电压反向重复峰值电压和额定电压：额定电压即是能够反复施加在二极管上，二极管不会被击穿的最高反向重复峰值电压URRM，该电压一般是击穿电压UB的2/3。在使用中额定电压一般取二极管在电路中可能承受的最高反向电压（在交流电路中是交流电压峰值），并增加一定的安全裕量。

电力电子期末考试20套题库电力电子技术期末考试试题及答案

电力电子期末考试20套题库电力电子技术期末考试试题及答案电力电子复习姓名：电力电子技术试题第1章电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。

2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为__开关损耗__。

3.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、 _主电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。

4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_、 _双极型器件_、_复合型器件_三类。

5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。

6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。

7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。

8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__。

9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。

10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。

11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。

12.GTO的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。

13.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。

14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。

15.IGBT 的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。

16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。

电力电子技术(6).ppt

1. 概念
➢ 电力电子器件（Power Electronic Device） — 可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
➢ 主电路（Main Power Circuit） — 电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。
2020年9月26日星期六
第一章电力电子器件
三相交流电源
接近于零,而电流由外电路决定；阻断时（断态）阻抗很大，接近于断路，电流接近于零,管子两端电压由外电路决定。
➢ 电力电子器件一般需要由电子电路来控制和驱动。 ➢ 电力电子器件自身的功率损耗远大于电子器件，
一般都要安装散热器。
2020年9月26日星期六
第一章电力电子器件
3.电力电子器件的损耗
3）保护电路
保证电力电子器件和整个电力电子系统正常可靠运行
4）检测电路
由信息电路组成，检测主电路或应用现场信号
2020年9月26日星期六
第一章电力电子器件
1.1.3 电力电子器件的分类
➢ 按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：
1. 半控型器件
— 通过控制信号可以控制其导通来自不能控制其关断。 -- SCR及派生器件
3. PN结加反向电压( 反向偏置)
外电场
1) PN结反向偏置时, PN 结仅流过很小的反向饱和电流， PN 结反向截止。 PN 结表现为高阻态.
2020年9月26日星期六
第一章电力电子器件
2) 反向恢复过程
漂移运动达动态平
－－－－－－ ++ ++ ++ ++
衡, 在P区和N区的
－－－－－－ ++ ++ ++ ++少子飘移交界面处构成空间

电力电子技术基础—驱动

晶闸管的触发电路 ——单结晶体管组成的简易触发电路
• C的充电时间常数 1 ReC ，决定脉冲电压uG的产
生时刻
• 放电时间常数 2 (Rb1 R2 )C ，决定脉冲宽度
• Re的取值范围
U UP IP
Re
U
UV IV
• 振荡频率
f 1
1
T
1
ReCLn(1 )
晶闸管的触发电路
——同步信号为锯齿波的触发电路
6
电力电子器件的驱动和保护
——驱动保护电路概述
➢ 驱动电路——主电路与控制电路之间的接口
➢ 使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义
➢ 对器件或整个装置的一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现
➢ 驱动电路的基本任务： ➢ 将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号 ➢ 对半控型器件只需提供开通控制信号 ➢ 对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号
South China University of Technology
Fundamentals of Power Electronics Technology
电力电子技术基础
第二部分电力电子器件
第四章电力电子器件的驱动和保护
South China University of Technology
电力电子器件的驱动和保护 ——驱动保护电路概述
➢ 驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离
➢ 光隔离一般采用光耦合器 ➢ 磁隔离的元件通常是脉冲变压器

电力电子器件与应用考核试卷

A.电力控制
B.电力转换
C.信号放大
D.电压稳定
2.常见的电力电子器件按控制方式可分为哪些类型？()
A.全控型
B.半控型
C.非控型
D.混合型
3.以下哪些因素会影响电力电子器件的开关速度？()
A.驱动电路的设计
B.器件本身的特性
C.外部负载条件
D.周围环境的温度
4.以下哪些是电力电子器件的散热方式？()
B.电气性能要求
C.成本考虑
D.空间限制
20.以下哪些技术可以提高电力电子器件的效率？()
A.减少开关损耗
B.提高器件的饱和电流
C.优化散热设计
D.增加器件的体积
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.电力电子器件中，_______是一种具有自关断能力的全控型器件。
A.无需对器件进行散热处理
B.散热设计应尽可能简单
C.散热器应与器件直接接触
D.散热器的尺寸越大越好
18.在电力电子电路中，以下哪种拓扑结构主要用于AC/DC转换？()
A.单相桥式整流电路
B.三相桥式逆变电路
C.半波整流电路
D.电流源逆变器
19.以下哪种技术在电力电子器件中用于减小开关损耗？()
A.零电压切换
2.在电力电子电路中，_______是利用电子器件实现电能转换和控制的装置。
3.电力MOSFET的英文全称是_______。
4. SCR的中文全称是_______。
5.电力电子器件的_______是指器件在导通状态下的电压降。
6.电力电子器件的散热设计应考虑到_______、_______和散热材料的选择。
A.半波整流

《电力电子技术》第五版第9章电力电子器件应用的共性问题

电力MOSFET的一种驱动电路图9-8 电力的一种驱动电路
专为驱动电力MOSFET而设计的混合集成电专为驱动电力而设计的混合集成电路有三菱公司的M57918L,其输入信号电流幅值 , 路有三菱公司的为16mA,输出最大脉冲电流为 ,输出最大脉冲电流为+2A和-3A,输出和 , 驱动电压+15V和-10V. 和驱动电压 .
二,驱动电路的基本任务
◆按控制目标的要求给器件施加开通或关断的按控制目标的要求给器件施加开通或关断的开通信号. 信号. 对半控型器件只需提供开通控制信号开通控制信号; ◆对半控型器件只需提供开通控制信号;对全控型器件则既要提供开通控制信号既要提供开通控制信号, 控型器件则既要提供开通控制信号,又要提供关断控制信号. 关断控制信号. ■驱动电路还要提供控制电路与主电路之间电气隔离环节一般采用光隔离磁隔离. 环节, 光隔离或的电气隔离环节,一般采用光隔离或磁隔离.
开通控制与普通晶闸管 O 相似, 相似,但对触发脉冲前沿的幅值和陡度要求高, 的幅值和陡度要求高,且 i 一般需在整个导通期间施 O 加正门极电流, 加正门极电流,使GTO关关断需施加负门极电流, 断需施加负门极电流,对其幅值和陡度的要求更高. 其幅值和陡度的要求更高.
G
幅值需达阳极电流左右, 的1/3左右,陡度需左右达50A/s,强负脉 , 冲宽度约30s,负冲宽度约 , 脉冲总宽约100 脉冲总宽约 s
构成的脉冲放大环 ◆由V1,V2构成的脉冲放大环和脉冲变压器TM和附属电路节和脉冲变压器和附属电路脉冲输出环节两部分组成构成的脉冲输出环节两部分组成. 构成的脉冲输出环节两部分组成. 导通时, ◆当V1,V2导通时,通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲. 间输出触发脉冲. 是为了V ◆VD1和R3是为了 1,V2由导通变为截止时脉冲变压器TM释放变为截止时脉冲变压器释放其储存的能量而设的. 其储存的能量而设的.

电力电子器件的特性及驱动实验

福州大学电力电子技术科实验报告专业级班姓名做实验日期年月日实验题目：电力电子器件的特性及驱动实验（目的）1、掌握各种电力电子器件的工作特性，掌握各器件对触发信号的要求。

2、理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求。

3、熟悉各种自关断器件的驱动与保护电路的结构及特点。

（仪器）（原理）（包括主要公式、电路图等）将电力电子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种)和负载电阻R串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的给定为新器件提供触发电压信号，给定电压从零开始调节，直至器件触发导通，从而可测得在上述过程中器件的V/A特性；图中的电阻R用DJK09 上的可调电阻负载，将两个90Ω的电阻接成串联形式，最大可通过电流为1.3A；直流电压和电流表可从DJK01电源控制屏上获得，五种电力电子器件均在DJK07挂箱上；直流电源从电源控制屏的输出接DJK09上的单相调压器，然后调压器输出接DJK09上整流及滤波电路，从而得到一个输出可以由调压器调节的直流电压源。

实验线路的具体接线如下图所示：图 1-1 新器件特性实验原理图自关断器件的实验接线及实验原理图如图1---2所示，图中直流电源可由控制屏上的励磁电压提供，或由控制屏上三相电源中的两相经整流滤波后输出，接线时，应从直流电源的正极出发，经过限流电阻、自关断器件及保护电路、直流电流表、再回到直流电源的负端，构成实验主电路。

图1---2自关断器件的实验接线及原理图一：根据得到的数据，绘出SCR的伏安特性、MOSFET和IGBT的转移特性。

1：晶闸管（SCR）特性实验2：MOSFET的转移特性实验3：IGBT的转移特性实验二：画出Ua=f（α）的曲线。

1：IGBT的驱动与保护电路实验2：MOSFET的驱动与保护电路实验三：讨论并分析实验中出现的问题。

Q:如果不小心调大Ug 给定电压导致SCR瞬间导通无法及时记录准确的Ug给定电压,UV电压以及Id电流时该怎么办？将Ug 调至零，加反向电压是SCR关断，重新进行实验测定。

电力电子第二章、第九章、第十章课后习题答案

2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。

2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。

低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。

2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构为什么 GTO 能够自关断而普通晶闸管不能?答:GTO和普通晶闸管同为 PNPN 结构,由 P1N1P2 和 N1P2N2 构成两个晶体管V1、V2 分别具有共基极电流增益α1 和α２，由普通晶闸管的分析可得，α1 + α 2 = 1 是器件临界导通的条件。

α1 + α 2＞1 两个等效晶体管过饱和而导通；α1 + α 2＜1 不能维持饱和导通而关断。

GTO 之所以能够自行关断,而普通晶闸管不能,是因为 GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：l)GTO 在设计时α 2 较大,这样晶体管 T2 控制灵敏,易于 GTO 关断;2)GTO 导通时α1 + α 2 的更接近于 l,普通晶闸管α1 + α 2 ≥ 1.5 ,而 GTO 则为α1 + α 2 ≈ 1.05 ，GTO 的饱和程度不深,接近于临界饱和,这样为门极控制关断提供了有利条件;3)多元集成结构使每个 GTO 元阴极面积很小, 门极和阴极间的距离大为缩短,使得 P2 极区所谓的横向电阻很小, 从而使从门极抽出较大的电流成为可能。

2-7与信息电子电路中的MOSFET相比,电力MOSFET具有怎样的结构特点才具有耐受高电压和大电流的能力？1．垂直导电结构：发射极和集电极位于基区两侧，基区面积大，很薄，电流容量很大。

2．N-漂移区：集电区加入轻掺杂N-漂移区，提高耐压。

3．集电极安装于硅片底部，设计方便，封装密度高，耐压特性好。

电力电子器件

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1.2.1
样。
PN结与电力二极管的工作原理结与电力二极管的工作原理
基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一以半导体PN结为基础。由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装。
A
K
A I
P J b)
N
K
K
A a)
c)
图1-2 电力二极管的外形、结构和电气图形符号 a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
2
第1章电力电子器件
电子技术的基础
引言
电子器件：电子器件：晶体管和集成电路电力电子电路的基础电力电子器件本章主要内容：
简要概述电力电子器件的概念特点分类概念、特点分类等概念特点和分类问题介绍各种常用电力电子器件的工作原理基本工作原理、基本工作原理特性、主要参数以及选择和使用中应注意的一些特性、主要参数问题
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1.1.3 电力电子器件的分类
按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，分为以下三类：分为以下三类：
1) 半控型器件通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。器件的关断由其在主电路中承受的电压和电流决定 2) 全控型器件通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，电力场效应晶体管（电力MOSFET）又称自关断器件。
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通态损耗：通态损耗：导通时器件上有一定的通态压降
关断损耗：在器件关断的转换过程中产生的损耗关断损耗：
1.1.2 应用电力电子器件的系统组成
电力电子系统：由控制电路驱动电路和以电力电子系统控制电路、驱动电路控制电路驱动电路电力电子器件为核心的主电路主电路组成主电路

新型电力电子器件的研究考核试卷

C.开关过程中电流为零，电压不为零
D.开关过程中电压和电流都不为零
7.以下哪一种技术可以减少开关损耗？()
A.软开关技术
B.硬开关技术
C.高频开关技术
D.低频开关技术
8.关于GaN HEMT，以下哪项是错误的？()
A.具有高的电子迁移率
B.适用于高频应用
C.通常具有低的导通电阻
D.仅有N沟道类型
9.以下哪种器件在关断时需要承受最大电压？()
1.新型电力电子器件的研究主要关注于提高开关速度和降低成本。( )
2.碳化硅（SiC）器件的导通电阻比硅器件低。( )
3.软开关技术可以完全消除开关损耗。( )
4.在电力电子器件中，开关频率越高，开关损耗越小。( )
5.电力电子器件的驱动电路对器件的开关性能没有影响。( )
6.所有电力电子器件在开关过程中都会产生电流尖峰。( )
2. SiC具有高热导率、高击穿电压和低反向恢复电荷；GaN具有高电子迁移率、高开关频率和低导通电阻。它们适用于高频、高效率的电力电子应用，前景广阔。
3.开关损耗主要由开关过程中的电压和电流重叠造成。通过优化器件设计（如减小开关时间、提高器件的开关速度）和电路设计（如软开关技术、优化的驱动电路）可以降低损耗。
A.减小漂移层厚度
B.增加漂移层掺杂浓度
C.增加栅氧化层厚度
D.减小栅氧化层厚度
5.以下哪种材料被认为是第三代半导体材料？()
A.硅（Si）
B.砷化镓（GaAs）
C.碳化硅（SiC）
D.钙钛矿（CaTiO3）
6.在电力电子器件中，以下哪项描述的是硬开关？()
A.开关过程中电压和电流同时为零
B.开关过程中电压为零，电流不为零

电力电子技术

电力电子技术第一部分一、电力电子技术的定义电力电子技术是一门利用电力电子器件、电路理论和控制技术对电能进行处理、控制和变换的学科，是现代电子学的一个重要分支，也是电工技术的分支之一。

电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。

具体地说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。

二、电力电子技术的研究内容电力电子技术的研究内容：1、电力电子器件2、变流技术3、控制技术或者说，电力电子技术的研究内容：电子学、电力学、控制理论三、与其它学科的关系1、与微电子学的关系三个相同点：（1）都分为电子器件和电子电路两大分支，二者同根同源（2）两类器件制造技术的理论基础相同；（3）制造工艺也基本相同。

两个不同点：（1）应用目的不同——前者用于电力变换，后者用于信息处理；（2）工作状态不同——在微电子技术中，器件既可以处于放大状态，也可以处于开关状态；而在电力电子技术中为避免功率损耗过大，电力电子器件总是工作在开关状态。

2、与电力学(电气工程)的关系（1）电力电子技术广泛用于电气工程中；（2）国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支；（3）电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支。

3、与控制理论的关系（1）控制理论广泛用于电力电子系统中；（2）电力电子技术是弱电控制强电的技术，是弱电和强电的接口,控制理论是这种接口的有力纽带；（3）电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术。

四、电力电子技术的发展历史美国通用电气公司研制出第一个工业用的普通晶闸管，标志电力电子技术的诞生1、传统电力电子技术电力电子器件以半控型的晶闸管为主，变流电路以相控电路为主，控制电路以模拟电路为主。

2、现代电力电子技术现代电力电子技术在器件、电路及其控制技术方面与传统电力电子技术相比主要有如下特点：A、集成化B、高频化C、全控化D、控制电路弱电化E、控制技术数字化3、电力电子技术的发展展望科学家预言，电力电子技术和运动控制一起，将和计算机技术共同成为未来科学技术的两大支柱。

【2019年整理】电力电子器件5-驱动和保护

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驱动电路的一般要求
改善功率开关器件静态性能。驱动电路应保证驱动功率开关器件完全的导通和关断。导通时，通态压降小；关断时漏电流小。改善功率开关器件动态性能。对于同样的功率开关器件，采用不同的驱动波形将得到不同的动静态开关特性。因此，驱动电路的设计应该根据功率开关器件的开关性能，考虑改善器件的开关特性和减小器件的开关损耗。
充放电型RCD缓冲电路（图1-38），适用于中等容量的场合图1-40示出另两种， RC缓冲电路主要用于小容量器件，放电阻止型RCD缓冲电路用于中或大容量器件图1-40 另外两种常用的缓冲电路 a) RC吸收电路 b) 放电阻止型RCD 吸收电路
缓冲电路中的元件选取及其他注意事项
Cs和Rs的取值可实验确定或参考工程手册 VDs必须选用快恢复二极管，额定电流不小于主电路器件的1/10 尽量减小线路电感，且选用内部电感小的吸收电容
电力MOSFET的一种驱动电路：电气隔离和晶体管放大电路两部分无输入信号时高速放大器A输出负电平,V3 导通输出负驱动电压当有输入信号时 A输出正电平，V2 导通输出正驱动电压专为驱动电力MOSFET而设计的混合集成电路有三菱公司的M57918L，其输入信号电流幅值为 16mA ，输出最大脉冲电流为 +2A和-3A，输出驱动电压+15V和-10V。
F避雷器 D变压器静电屏蔽层 C静电感应过电压抑制电容 RC1阀侧浪涌过电压抑制用RC电路 RC2阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式 RC电路 RV压敏电阻过电压抑制器 RC3阀器件换相过电压抑制用RC电路 RC4直流侧RC抑制电路 RCD阀器件关断过电压抑制用RCD电路电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种; 其中RC3和RCD为抑制内因过电压的措施，属于缓冲电路范畴。