《电力电子技术》浣喜明姚为正高等教育出版社课后答案doc文档格式.docx

1、 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 tq = trr + t gr 。2.6 试说明晶闸管有哪些派生器件？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。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。2.8 型号为KP100-3，维持电流IH=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（a）因为I A =100V50K= 2mA I H，所以

2、不合理。I A（b） 因为了。= 200V10= 20 A, KP100 的电流额定值为 100，裕量达倍，太大（c）因为= 150V1= 150 A，大于额定值，所以不合理。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。m1 IT（AV解：图（a）： I ）= 2 0sin td （t ） I m= 1 2 I mIT=2 0 （ I m sin t ）I Td （t ）= 2Kf= I T （ AV ）=1.571图（b）： IT（AV）= 图题 190 I m sin td （t ）2= Im1 2 I m 0

3、（I m sin t ）= 21 =1.113T= （ I m sin t ） （t ）= Im +3 8 0.63I m=1.26 m1 I sin td （t ） 3图（d）： IT（AV）= 2 31 = 4 Im2 1 32 （ I m sin t ）6 6 0.52I m图（e）： IT（AV）= 2=1.784 I m0 I m d （t） = 81 4 I2 d （t ） I m2 0= 2 2=2.83 m图（f）：2 I d （t）= 4，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?（a）图波形系数为 1.57，则有： 1.57 IT （

4、AV ） =1.57 100A , IT（AV） = 100 A （b）图波形系数为 1.11，则有： 1.11 100A , IT（AV）=141.4A （c）图波形系数为 1.26，则有： 1.26 100A , IT（AV）=124.6A （d）图波形系数为 1.78，则有： 1.78 100A , IT（AV）=88.2A （e）图波形系数为 2.83，则有： 2.83 100A, IT（AV）=55.5A （f）图波形系数为 2，则有： 2 100A , IT（AV）=78.5A2.11 某晶闸管型号规格为 KP200-8D，试问型号规格代表什么意义?KP代表普通型晶闸管，200 代

5、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 0.6V U T 0.7V 。2.12 如图题 1.12 所示，试画出负载Rd上的电压波形（不考虑管子的导通压降）。其波形如下图所示：图题 1.122.13 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）？图题 1.13由题意可得晶闸管导通时的回路方程：L di A + Ri = Edt A可解得i A =E t（1 e ）RL， = R =1要维维持持晶闸管导通， i A （t ） 必须在擎住电流

6、IL以上，即50 （1 e t ） 15 1030.5t 150 10 6 = 150s ， 所以脉冲宽度必须大于 150s。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 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Kf=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？（1）考虑安全余量, 取实际工作电压的 2 倍UT=220 2 622V, 取 600V （2）因为Kf=2.22, 取两倍的裕量，则：2IT（AV） 2.22 100 A得： IT（AV

7、）=111（A） 取 100A。图题 1.142.15 什么叫 GTR 的一次击穿?什么叫 GTR 的二次击穿?处于工作状态的GTR，当其集电极反偏电压UCE渐增大电压定额BUCEO时，集电极 电流IC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UCE，又不限制IC，IC上升到临界值时，UCE突然下降， 而IC继续增大（负载效应），这个现象称为二次击穿。2.16 怎样确定 GTR 的安全工作区 SOA?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RB

8、SOA。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？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。2.18 在大功率 GTR 组成的开关电路中

9、为什么要加缓冲电路?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?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。2.20

10、 从结构上讲，功率 MOS 管与 VDMOS 管有何区别?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（13 m ）、制成垂直导电结构可以直接装漏极、 电流容量大、集成度高。2.21 试说明 VDMOS 的安全工作区。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ICM，最大漏源击穿电压BUDS最高结

11、温IJM所决定。（3）换向安全工作区：di换向速度 dt 一定时，由漏极正向电压UDS和二极管的正向电流的安全运行极限值IFM决定。2.22 试简述功率场效应管在应用中的注意事项。（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?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。2.24 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？电流容量A255075100150200300栅极电阻15128.2