电力电子第一章复习题

一、
1.门极可关断晶闸管（GTO）和电力晶体管（GTR）均属于全（电流）控制型器件。

2.通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子控件被称为半控型器件，通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子控件被称为全控型器件。

3.请写出下列元器件的英文缩写：电力晶体管GTR ；绝缘柵双极性晶体管IGBT 。

4.在晶闸管额定电流的定义中，通态平均电流I VT(AV)与同一定义条件下的有效值I VT之间的关系是I VT=1.57I VT(AV)。

5.从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲的电角度称为触发角。

晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角。

6.晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阴极间施加正向电压，并在门极和阴极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。

7.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关断时间。

即t s=t off+t on。

二、
1.下列电力电子器件中，存在电导调制效应的是（ABD）
A.GTO
B.GTR
C.PowerMOSFET
D.IGBT
2.下列对晶闸管特性的叙述中，正确的是（ABCD）
A．晶闸管属于电流驱动双极性器件
B．晶闸管触发导通后，门极就失去控制作用
C．晶闸管具有单性导电性
D．晶闸管的擎住电流大于维持电流
3.双向晶闸管的额定电流是以（B）定义的，GTO的额定电流是以（C）定义的。

A．平均值B．有效值C．最大值D．瞬时值
4.下列电子器件中，电流容量最大的是（A），开关频率最高的是（C）。

A.GTO
B.GTR
C.PowerMOSFET
D.IGBT
5.晶闸管刚由断态进入通态，并且去掉门极信号，仍能维持导通所需的最小阳极电流称为（B）
A．维持电流B．擎住电流C．浪涌电流D．额定电流
四、
1.晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？
答：使晶闸管导通的条件是晶闸管承受正向电压且门极有触发电流。

关断的条件：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值即维持电流I以下。

2.使晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？
答：使晶闸管导通的条件是晶闸管承受正向电压且门极有触发电流。

维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

3.电子开关型电力电子变换有哪四种基本类型？
答：四种电力变换电路或者电力变换器分别是：
（1）→交流（AC）——直流（DC）整流电路或者整流器。

（2）→直流（DC）——交流（AC）逆变电路或者逆变器。

（3）→直流（DC）——直流（DC）电压变换电路，又叫直流斩波电路、直流斩波器。

（4）→交流（AC）——交流（AC）电压、频率变换电路，仅改变电压的称为交流电压变换器，向位改变的称为移相器。

4.为什么晶闸管不能用门极负脉冲关断？
答：GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，由PNP和NPN构成两个晶体管V1、V2，分别具有
共基极电流增益a1和a2，由普通晶闸管的分析可得，a1+a2=1是器件临界导通的条件，a1+a2>1，两个等效晶体管过饱和而导通；a1+a2<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。

（1）GTO在设计时a2较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO关断；
（2）GTO导通时的a1+a2更接近于1，普通晶闸管a1+a2≥1.15，而GTO则为a1+a2=1.05，GTO的饱和程度不变，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极区间所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流称为可能。

5.晶闸管的导通与关断的条件是什么？若正向电压上升率du/dt过大，对晶闸管有何影响？答：晶闸管的导通：晶闸管有外加正电压V时，外门极触发电流I
晶闸管的关断：。

≤0。

若正向电压上升率du/dt过大，相当于有了很大的I流入门极，其作用将导致。

6.试说明电导调制效应及其作用。

答：当PN结通过正向大电流时大量空穴被注入基区（通常是N型材料），基区的空穴浓度（少子）大幅度增加，这些载流子来不及和基区的电子中和就到达负极为了维持基区半导体的电中性，基区的电子（多子）浓度也要大幅度增加。

这就意味着，在大注入的条件下原始基片的电阻率实际上大大的下降了，也就是电导率大大增加了，这种现象被称为基区的电导调制效应。

电导调制效应使半导体器件的通态压降降低，通态损耗下降；但是会带来反向恢复问题，使关断时间延长，相应也增加了开关损耗。

7.GTO与GTR同为电流控制期间，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同？
答：GTO和GTR驱动信号的相同之处在于，GTO和GTR都是电流驱动型器件，其开通和关断都要求有相应的触发脉冲，要求其触发电流脉冲的上升沿陡且实行强触发。

GTO和GTR驱动信号的区别在于，GTR要求在导通器件一直提供门极触发电流信号，而GTO则在导通后可以去掉门极触发电流信号；GTO的电流增益小于GTR，无论是开通还是关断都要求触发电流有足够的幅值和陡度，其对触发电流信号的要求比GTR高。

8.全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用是什么，试分析RCD缓冲电路中各元件的作用？答：缓冲电路的主要作用是抑制器件在开关过程中出现过高的du/dt，di/dt和过电压，减小器件的开关损耗，保证器件工作在安全范围以内。

RCD缓冲电路主要是为了防止器件关断过程中的过电压。

器件关断时，负载电流通过二极管向吸收电容C充电，使期间两端的电压由0缓慢上升，减缓du/dt，一方面可以抑制过电压，另一方面可以减小开关损耗；开通时，吸收电容的能量经过电阻R向器件放电，为下次关断做准备，电阻R的作用是限制放电电流的大小、抑制缓冲电路的震荡。

9.现在工程实际中常用的全控型电力电子器件是什么？它菊有什么优点？
答：常用的是IGBT。

它的优点有：高输入阻抗，电压控制，驱动功率小，开关速度快，饱和压降低，电压、电流容量较大，安全工作区较宽。

10.如何防止电力MOSFET因经典感应引起的损坏？
答：电力mosfet的柵极绝缘层很薄弱，容易被击穿而损坏。

MOSFET的输入电容是低泄露电容，当柵极开路时极容易受静电干扰而冲上超过正负20V的击穿电压，所以为防止MOSFET 因静电感应而引起的损坏，应注意以下几点：
一般不用时将三个电极短接；
装配时人体、工作台、电烙铁必须接地，测试时所有仪器外壳必须接地；
电路中，柵源极间长并联齐纳二极管以防电压过高；
漏源极也要采取缓冲电路等措施吸收过电压。

11.描述功率晶体管的二次击穿特性。

答：以刺激船发生时，IC增大到某个临界值会突然急剧上升，并伴随电压的陡然下降，将导致器件的永久损坏或者工作特性明显衰变。

二次击穿主要是由于局部过热引起的。

12.为什么要限制晶闸管的通态电流上升率？
答：通态电流上升率过大，会使门极电流密度过大，从而造成局部过热而使晶闸管损坏。

13.为什么要限制晶闸管的断态电压上升率？
答：断态电压上升率过大流过结电容的充电电流较大，起到触发电流的作用，使晶闸管误导通。

14.电力电子器件的特征，主要有哪几种损耗？
答：一般用于主电路；工作在开关状态（导通短路，截至开路）；实用中，一般都由信息电子电路来控制；工作时要产生损耗，使用时一般都要安装散器。

通态损耗，断态损耗，开关损耗。