第2章 电力电子器件概述 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（电能的变换或控制任务） 的电路。

3.处理信息的电子器件一般工作于放大状态，而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）、（保护电路）、（主电路）四部分组成。

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：（半控型）、（全控型） 和（不控型）。

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. 电力二极管的主要类型有（普通二极管）、（ 快恢复二极管）、（肖特基二极管）。

8. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为（1K ）Hz 以下的整流电路。

其反向恢复时间较长，一般在(5us)以上。

9.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(5us)以下。

10.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论（门极是否有触发电流），晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在（门极有触发电流）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（降到接近于零的某一数值以下）。

11.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）。

12. 普通晶闸管关断时间（一般为数百微秒），快速晶闸管（一般为数十微秒），高频晶闸管（10us ）左右。

高频晶闸管的不足在于其（电压和电流定额）不易提高。

13.（双向晶闸管）可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。

14.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。

15. 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。

常应用在（高压大功率）的场合。

16. 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。

17. GTR 导通的条件是：（0CE u >） 且（ 0B i > ）。

18.电力MOSFET 导通的条件是：（0DS u >） 且（ 0GS u > ） 。

开关时间的大致范围是：（数十ns ～数百ns ）。

19.IGBT 是由 GTR 和 MOSFET 两类器件取长补短结合而成的复合器件。

20.IGBT 导通的条件是：（0CE u >）且（0GE u >）。

21.在如下器件：电力二极管（Power Diode ）、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（Power Diode ）,
属于半控型器件的是 (SCR),
属于全控型器件的是 (GTO,GTR,电力MOSFET,IGB),
在可控的器件中，容量最大的是(GTR),
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 (GTO,GTR,SCR)。

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：按照能被控制的程度，分为三类：半控型，全控型，不可控。

按照驱动电路信号的性质，分为两类：电流驱动型，电压驱动型。

同处理信息的电子器件相比：（1）电力电子器件能处理电功率的能力，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.画出下面电力电子器件的电气符号和伏安特性。

电力二极管，晶闸管，GTO ，GTR ，P.MOSFET ，IGBT
答：（略，详见教材）
3.从功率等级、开关速度和驱动难易度三个方面比较GTO ，GTR ，P.MOSFET ，IGBT 各自的优缺点，并说明其适用场合。

答：GTO 电流容量较大，可应用于兆瓦以上的大功率场合。

开关速度为几微秒到几十微秒，但对触发脉冲前沿的幅值和徒度要求高。

使其关断所施加的负电压，对幅值和陡度要求更高，幅值达阳极电流的1/3左右。

GTR 功率等级可达到：1400V ，数百A ，开关时间在几百ns 到几us 之间，所需驱动功率较大。

P 、MOSFET 电流容量小，一般只适用于功率不超过100KW 的电力电子装置，开关速
度数十ns到数百ns，驱动功率小。

IGBT功率等级可达到：2-3KV ，1-2KA ，开关速度us级，驱动功率小。

综上，GTO，GTR功率等级较高，但二者公共缺点是驱动功率大，驱动电路复杂，P、MOSFET开关速度快，驱动功率小，驱动电路简单，但功率等级低。

IGBT具备GTR和P、MOSFET的各自优点，但目前功率等级不及GTO。

所以GTO适用于大功率场合，P、MOSFET 用于小功率场合，其余居中。