(完整版)《电力电子技术(第二版)》课后习题及解答
电力电子技术第二版课后答案
【复习思考】1.1电力电子技术的任务是什么？答：电力电子技术的根本任务是实现电能的变换、控制和调节。
1.2根据电能变换种类的不同，电力电子变换电路分为哪几种类型？各自的作用是什么？答：根据电能变换种类的不同，电力电子变换电路分为直流-直流变换、直流-交流变换、交流-直流变换、交流-交流变换四种类型。
直流-直流变换的作用是将一种直流电变换为另一固定或可调电压的直流电的电路；直流-交流变换的作用是使直流变成可调的交流电，而且可输出连续可调的工作频率；交流-直流变换的作用是将交流电变换为固定或可调的直流电的电路；交流-交流变换的作用是将交流电的参数（幅值、频率等）加以转换。
1.3信息电子技术和电力电子技术的相同和不同点分别是什么？控制理论在电力电子技术中有什么作用？答：电力电子技术和信息电子技术的相同点：①从器件的制造技术上讲两者同根同源，都是采用半导体材料制成，而且两者大多数的制造工艺也是一致的。
①两者电路的分析方法也基本一致。
电力电子技术和信息电子技术的不同点：①电力电子技术变换的是“电力”，所处理的电能功率一般是“大功率”，但也可以处理“小功率”；信息电子技术变换的是“信息”，一般处理的是“小功率”。
①在信息电子技术中的电子器件既可处于放大状态，也可处于开关状态；而在电力电子技术中为了避免功率损耗过大，电力电子器件总是工作在开关状态。
电力电子技术实质上是将现代电子技术和控制技术引入到传统电力技术领域实现电力变换和控制，可以看作弱电控制强电的技术，是弱电和强电之间的接口。
而控制理论则是实现这种接口的强有力的纽带。
1.4电力电子器件的发展分为哪几个阶段？答：电力电子技术的发展可以根据电力电子器件的发展分为4个阶段：第一个阶段：电子管、汞弧整流器等非半导体器件为主的史前期；第二个阶段：晶闸管时代；第三个阶段：全控型器件时代；第四个阶段：复合/新型器件时代。
【复习思考】2.1电力二极管属于哪种类型的控制器件？在电力电子电路中有哪些用途？答：电力二极管属于不可控型、双极性器件；用途：可作为整流、续流、保护元件用。
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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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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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。 从减少反向过
冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管。
2.7 描述晶闸管正常导通的条件。 承受正向电压且有门极触发电流。
2.8 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 晶闸管流过的电流大于维持电流，通过外部电路使晶闸管流过的电流低于维持电流。
压降，并联 RC 电路均衡动态压降。
采用多个功率管并联时， 应考虑功率管间的均流问题。 在进行并联使用时， 应尽选择同 一型号且同一生产批次的产品， 使其静态和动态特性均比较接近。 其中功率 MOSFET 沟道 电阻具备正温度系数，易于并联。
2.15 电力电子器件为什么加装散热器？ 与信息系统中的电子器件主要承担信号传输任务不同，电力电子器件处理的功率较大， 具有较高的导通电流和阻断电压。 由于自身的导通电阻和阻断时的漏电流， 电力电子器件要 产生较大的耗散功率， 往往是电路中主要的发热源。 为便于散热， 电力电子器件往往具有较 大的体积，在使用时一般都要安装散热器，以限制因损耗造成的温升。
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
电力电子技术第二版张兴课后习题答案教学文稿
2.15 电力电子器件为什么加装散热器？ 与信息系统中的电子器件主要承担信号传输任务不同，电力电子器件处理的功率较大， 具有较高的导通电流和阻断电压。由于自身的导通电阻和阻断时的漏电流，电力电子器件要 产生较大的耗散功率，往往是电路中主要的发热源。为便于散热，电力电子器件往往具有较 大的体积，在使用时一般都要安装散热器，以限制因损耗造成的温升。
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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。
S V
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 UFP 后转为下降，最后稳定在 UF。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 UFP 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。从减少反向过 冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管。
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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。
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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》姚为正--浣喜明--(第二版)--习题解答
《电力电子技术》习题解答第2章 思考题与习题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。
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。
]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。
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。
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 +=。
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。
"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。
型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题所示电路中是否合理，为什么(暂不考虑电压电流裕量)图题答：（a ）因为H A I mA K VI <=Ω=250100，所以不合理。
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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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、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张兴课后习题集规范标准答案
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)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》(专科第二版)习题解答
答：晶闸管从正向阳极电流Байду номын сангаас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 。
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。
答：缓冲电路可以使GTR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GTR同时承受高电压、大电流。另一方面，缓冲电路也可以使GTR的集电极电压变化率 和集电极电流变化率 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?
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) Ig=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。
IT= =
Kf= =2
1.10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 =1.57 100A,IT(AV)= 100 A
(b)图波形系数为1.11，则有：1.11 =1.57 100A,IT(AV)=141.4A
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。
(b) 因为A V I A 2010200=Ω=, KP100的电流额定值为100Ａ，裕量达５倍，太大了。
（c ）因为A V I 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 =πm I I T =⎰πωωπ02)()sin (21t d t I m =2m I K f =)(AV T T I I =1.57图题1．9图(b)： I T(A V )=π1⎰πωω0)(sin t td I m = π2I m I T =⎰πωωπ02)()sin (1t d t I m =2m I K f =)(AV T T I I =1.11图(c)： I T(A V )=π1⎰ππωω3)(sin t td I m = π23I m I T =⎰ππωωπ32)()sin (1t d t I m = I m m I 63.08331≈+πK f =)(AV T TI I =1.26图(d)： I T(A V )=π21⎰ππωω3)(sin t td I m =π43I m I T =⎰ππωωπ32)()sin (21t d t I m = I m m I 52.06361≈+πK f =)(AV T TI I =1.78图(e)： I T(A V )=π21⎰40)(πωt d I m =8m I I T =⎰402)(21πωπt d I m =22mI K f =)(AV T TI I =2.83图(f)： I T(A V )=π21⎰20)(πωt d I m =4m I I T =⎰202)(21πωπt d I m =2m I K f =)(AV T TI 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 , I T(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(A V)=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, I T(A V)=55.5A (f)图波形系数为2，则有： 2)(AV T I ⨯=1.57⨯100A , I T(A V)=78.5A1.11某晶闸管型号规格为KP200-8D ，试问型号规格代表什么意义?解：KP 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 dt di LA A =+ 可解得 )1(τt A e 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K f =2.22, 取两倍的裕量，则：2I T(A V)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GTR 的安全工作区SOA?答：安全工作区是指在输出特性曲线图上GTR 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FBSOA 和反偏安全工作区RBSOA 。
正偏工作区又叫开通工作区，它是基极正向偏量条件下由GTR 的最大允许集电极功耗P CM 以及二次击穿功率P SB ，I CM ，BU CEO 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GTR 关断过程中电压U CE ，电流I C 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GTR 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GTR 同时承受高电压、大电流。
另一方面，缓冲电路也可以使GTR 的集电极电压变化率dt du 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：GTR 是电流型器件，功率MOS 是电压型器件，与GTR 相比，功率MOS 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MOS 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MOS 管与VDMOS 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VDMOS 的安全工作区。
答：VDMOS 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 DS 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U DS 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 、VDMOS 相比，IGBT 管有何特点?答：IGBT 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MOS 的10倍；与VDMOS 、GTR 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VDMOS 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IGBT 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。