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1、班级姓名学号第2/9章电力电子器件课后复习题第1部分：填空题1. 电力电子器件是直接用于_主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。2. 主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担_电能变换或控制任务_的电路。3. 电力电子器件一般工作在_开关_状态。4. 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_。5. 按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类：不可控器件_、半控型器件和_全控型器件_。6. 按照驱动电路信号的性质，电力电子器件可分为以下分为两类：电流驱动型_和_电压驱动型_。7. 电力二极管
2、的工作特性可概括为单向导电性_。8. 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。9. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高，一般为_1KHz以下的整流电路。其反向恢复时间较长，一般在_5ps_以上。10. 快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较短，一般在_5ps_以下。11. 肖特基二极管的反向恢复时间很短，其范围一般在_1040ns_之间。12. 晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论_是否触发_，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极正确触发_情况下，晶闸管才能导通；晶闸管一旦导通,门极_就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降至
3、维持电流以下_。13. 通常取晶闸管的Udrm和Urrm中_较小_的标值作为该器件的额定电压。选用时，一般取为正常工作时晶闸管所承受峰值电压_23_倍。14使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为_维持电流_。晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流称为_擎住电流_。对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的称为_24_倍。15. 晶闸管的派生器件有：快速晶闸管_、双向晶闸管_、逆导晶闸管_、光控晶闸管_。16. 普通晶闸管关断时间_数百微秒_，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管_10微秒_左右。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额_不易做高。17. 双向晶闸管可认为是一对反并联联接
4、的普通晶闸管的集成。18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.逆导晶闸管是将_晶闸管_反并联一个二极管_制作在同一管芯上的功率集成器件。光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号_触发导通的晶闸管。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。GTO的多元_结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。GTO的开通控制方式与晶闸管相似，但是可以通过在门极施加负的脉冲电流_使其关断。GTO导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱和程度较浅导通时管压降较高_。GTO最大可关断阳极电流与门极负脉冲电
5、流最大值IGM之比称为_电流关断增益该值一般很小，只有_5_左右，这是GTO的一个主要缺点。GTR导通的条件是：_集电结正向偏置_且基极施加驱动电流_。在电力电子电路中GTR工作在开关状态，在开关过程中，在饱和_区和截止区之间过渡时，要经过放大区。电力MOSFET导通的条件是：漏源极间加正电且_栅源极间加大于开启电压的正电压_。电力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_放大区_。电力MOSFET的通态电阻具有_正_温度系数。IGBT是由MOS
6、FET_和_GTR_两类器件取长补短结合而成的复合器件。IGBT导通的条件是：集、射极间加正电_且_栅、射极间加大于开启电压的正电压_。IGBT的输出特性分为三个区域，分别是：正向阻断_区，有源区和饱和区。IGBT的开关过程，是在正向阻断区和_饱和_区之间切换。IGCT由_IGBT_和_GTO两类器件结合而成的复合器件，目前正在与IGBT等新型器件激烈竞争，试图最终取代_GTO_在大功率场合的位置。将多个电力电子器件封装在一个模块中，称为功率模块_。与单管器件相比，功率模块的优点是：_体积小_、_成本低、可靠性高_。功率集成电路将功率器件与_逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制
7、作在同一芯片上。功率集成电路实现了电能_和_信息的集成，成为机电一体化的理想接口。按照载流子参与导电的情况，可将电力电子器件分为:_单极型_、_双极型_和_混合型（复合型）_三类。在如下器件：电力二极管（PowerDiode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_电力二极管，属于半控型器件的是_SCR，属于全控型器件的是GTO,GTR,电力MOSFET,IGBT,属于单极型电力电子器件的有电力MOSFET,属于双极型器件的有电力二极管，SCR,GTO,GTR属于复合型电力电子
8、器件得有IGBT,在可控的器件中，容量最大的是IGBT,工作频率最高的是电力MOSFET,属于电压驱动的是电力MOSFET,IGBT,属于电流驱动的是SCR,GTO,GTR。39.画出下面电力电子器件的电气符号。电力二极管晶闸管GTOGTR电力场效应管IGBTcrc1AIA1I+EClH-lG1%1KIkEsE二极管GTOZPZ型GTRN沟道MOSFETN-IGBT第2部分：简答题1电力电子器件是如何定义和分类的？同处理信息的电子器件相比，它的特点是什么？答：电力电子器件是直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。它分为电真空器件和半导体器件（主要是硅半导体）。电力半导体器件按照控制程
9、度可分为不控型器件,半控型器件，全控型器件。按驱动电路：电流驱动型，电压驱动型。电力电子器件同处理信息的电子器件相比，它的特点是：1）处理电功率的能力一般远大于处理信息的电子器件。2）电力电子器件一般都工作在开关状态。3）电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。4）电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。2. 使晶闸管导通的条件是什么？答：晶闸管导通的条件有2个，缺一不可，即：1）阳极与阴极之间加上正向电压；2）门极与阴极之间加上适当的正向电压。3. 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？答：晶闸管导通的条件是阳极电流大于维持电流。使阳极电流小
10、于维持电流才能使晶闸管由导通变为关断4. 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PiN|P2和NiP:N2构成两牛晶体管%分别具有共基极电流増益円利也.由普通品闸竹的分析可得，&a2=是器件临界导通的条件匚阿十tz2k两个等效晶怵骨过饱和耐导通：內十tt2I.15，而GTO则因a,+a31.05,GTO的饱和程度不探*接近于临界饱利.这样为门极控制关牺提供了有利条件I3) 多元集成结构使每个GTO元阴极回积很小，门极和阴极间的距离大为缩短*便得巴极区所谓的横向电肌很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能5试说明I
11、GBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。第3部分：计算题1.晶闸管在单相正弦有效值电压220V时工作，若考虑晶闸管的安全裕量，其电压定额应选多大？答：考虑2倍安全裕量，有U2x2x220622V，故选电压定额为700V。TM2流经晶闸管的电流波形如题图1所示，其电流最大值为Im。试计算电流波形的平均值、有效值。若取安全裕量为2,问额定电流为100A的晶闸管，其允许通过的电流平均值和最大值为多少？题图1流经晶闸管的电流波形3题图2中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im，试计算各图波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值13、13、13。如果不考虑安全裕量，问100A的晶闸管能送出的最大平均电流Id1、Id2、Id3为多少？这时，相应的电流最大值Im1、Im2、Im3为多少？b)心丄f：仁sin血0)=厶7空十1)岁05434n2h=gg卩仝血锁)讪“=C)&哙f4匈冷人E=0.67411
