《电力电子技术》浣喜明、姚为正高等教育出版社课后答案【khdaw】

π (I π∫
3
1
π
m
sin ωt ) 2 d (ωt )
= Im
IT=
1 3 + ≈ 0.63I m 3 8π
IT
Kf= I T ( AV ) =1.26
图(d)：
1 IT(AV)= 2π
1 IT= 2π
π
∫
3
π π
3
I m sin ωtd (ωt )
3 = 4π Im
1 3 + ≈ 0.52 I m 6 6π
ww
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。 使用在图题 1.8 所示电路中是否合理， 2.8 型号为KP100-3， 维持电流IH=4mA的晶闸管，
为什么?(暂不考虑电压电流裕量)
w.
答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。 2.7 请简述光控晶闸管的有关特征。
kh da w. co m
IT
Kf= I T ( AV ) =1.78
∫π ( I
m
sin ωt ) 2 d (ωt )
= Im
1 IT(AV)= 2π
∫
π
4 0
I m d (ωt )
Im = 8
4 0
Im
=2 2
∫
π
2 0
I m d (ωt )
2
Im = 4
∫
π
2 0
I m d (ωt )
Im = 2
2.25 在 SCR、GTR、IGBT、GTO、MOSFET、IGCT 及 MCT 器件中，哪些器件可以 承受反向电压？哪些可以用作静态交流开关？
但功率 MOS 的缺点有：电流容量低，承受反向电压小。
2.20 从结构上讲，功率 MOS 管与 VDMOS 管有何区别?
课
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 （1~3 μm ） 、 制成垂直导电结构可以直接装漏极、 电流容量大、集成度高。
ww
，这个现象称为二次击穿。 而IC继续增大（负载效应） 2.16 怎样确定 GTR 的安全工作区 SOA?
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PCM以及二次击穿功率PSB， ICM，BUCEO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UCE，电流IC限制界线所围成的区域。 2.17 GTR 对基极驱动电路的要求是什么？ 答：要求如下：
2IT(AV) ≥ 2.22 × 100 A 得： IT(AV)=111(A)
2.15 什么叫 GTR 的一次击穿?什么叫 GTR 的二次击穿?
，但此时集电极的电压基本保持不变，这叫一次击穿。 电流IC急剧增大（雪崩击穿） 发生一次击穿时，如果继续增大UCE，又不限制IC，IC上升到临界值时，UCE突然下降，
压反向使阳极电流IA减小，IA下降到维持电流IH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UA决定。
2.3 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。
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第2章
2.1 晶闸管的导通条件是什么?
思考题与习题
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。 2.2 晶闸管的关断条件是什么? 由什么决定? 如何实现? 晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小
课
后
答
案 网
取两倍的裕量，则：
图题 1.14
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（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。 2.18 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
IT(AV)= π
∫
π
0
I m sin ωtd (ωt )
2
=
π Im
Im
=
1
IT= π
∫
π
0
( I m sin ωt ) 2 d (ωt )
2
IT
Kf= I T ( AV ) =1.11
1
IT(AV)= π
∫π I
3
π
sin ωtd (ωt )
3 = 2π Im
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解：其波形如下图所示：
2.13 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IL=15mA）？
ww
可解得
w.
图题 1.13
di A + Ri A = E 解：由题意可得晶闸管导通时的回路方程： dt L
iA =
解：图(a)：
w. ww
图(b)： 图(c)：
kh da w. co m
1 IT(AV)= 2π
∫
π
0
I m sin ωtd (ωt ) I m = π
IT
课
后
答
1
Kf= I T ( AV ) =1.57
案 网
m
1 IT= 2π
∫
π
0
( I m sin ωt ) 2 d (ωt )
Im = 2
图题 1．9
du 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 di 和集电极电流变化率 dt 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。 2.19 与 GTR 相比功率 MOS 管有何优缺点?
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。
课
图(f)：
1 IT(AV)= 2π
1 IT= 2π
IT
后
Kf= I T ( AV ) =2.83
答
IT
1 IT= 2π
∫
π
案 网
I m d (ωt )
2
图(e)：
是பைடு நூலகம்少?
ww
w.
2.10 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
解：(a)图波形系数为 1.57，则有： 1.57 (b)图波形系数为 1.11，则有： 1.11 (c)图波形系数为 1.26，则有： 1.26 (d)图波形系数为 1.78，则有： 1.78 (e)图波形系数为 2.83，则有： 2.83 (f)图波形系数为 2，则有： 2
值为 220V。 (1)考虑安全余量，应如何选取晶闸管的额定电压？ 所以脉冲宽度必须大于 150µs。
2.14 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
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 UT=220 × 2 × 2 ≈ 622V, （2）因为Kf=2.22,
2.22 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。 2.23 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UCEM可达 4500V， IGBT的最高允许结温TJM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。
100V = 2mA < I H 50KΩ ，所以不合理。 200V = 20 A 10Ω , KP100 的电流额定值为 100Ａ，裕量达５倍，太大 150V = 150 A 1Ω ，大于额定值，所以不合理。
(b) 因为 了。
IA =
（c）因为
IA =
2.9 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Im，试计算各图的 电流平均值．电流有效值和波形系数。
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
课
后
答
2.4 晶闸管的非正常导通方式有哪几种？
kh da w. co m
案 网
图题 1.8
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
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答： （a）因为
IA =
电流容量／A 栅极电阻／Ω 25 50 50 25 75 15 100 12 150 8.2 200 5 300 3.3
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。 因此， 随着电流容量的增大， 为了减小关断损耗，栅极电阻值相应减小。应当注意的是，太小的栅极电阻会使关断过程电