第一章 电力电子器件及其应用
1、快恢复二极管动态参数有哪几个？动态参数对电路工作有什么影响？ 快恢复二极管的动态参数主要有两个：（1）正向恢复时间t fr ，
（2）反向恢复时间t rr 。

在正向恢复时间内，二极管表现出很大的阻抗效应，而在反向恢复时间内则 表现出低阻抗特性，在这两个时间段内，二极管的单向导电性能表现较差， 为了减小这两种状态对电路的影响，要求电路工作频率f 满足：
fr 1t f
>>
rr 1t f
>>
这对电路工作频率的选择产生制约作用。

2、晶闸管导通条件是什么？怎样才能使导通晶闸管关断？ 晶闸管正常导通的条件是：
u AK >0
i GK >0 或u GK >0 两个条件同时具备
关断晶闸管的方法：
利用外加电压或外电路的作用，使流过晶闸管的电流降到接近于零的某 一值以下（小于维持电流）。

3、什么是晶闸管的关断时间？为什么刚关断的晶闸管不能立即加正向电压？ 晶闸管关断时间：恢复晶闸管电压阻断能力所需的最小电路换流反压时间。

由于反向恢复过程结束后，载流子复合过程比较慢，晶闸管要恢复正向阻断能力还需要一定时间，在正向阻断恢复期内对晶闸管施加正向电压，可能导致晶闸管重新导通而不受门极控制，因此实际应用必须对晶闸管施加施加足够长时间的反向电压，使晶闸管充分恢复其正向阻断能力。

4、晶闸管非正常导通方式有那些？晶闸管的非正常导通有何危害？怎样才能防
止非正常导通？
晶闸管非正常开通有两种：
（1）硬开通：根据静态特性，当u AK达到一定值时，即使i GK=0，晶闸管也可以导致开通。

（2）d u/d t导通：如果晶闸管两端电压变化过快，即d u/d t超过一定值，可以由于位移电流而导致晶闸管导通。

非正常开通的危害：
（1）硬开通可能导致器件击穿失效。

（2）d u/d t导通可以引起电路工作失常。

非正常开通的防护：
（1）u AK工作电压应小于器件的U DRM、U RR M，并留有一定余量。

（2）限制电路d u/d t的值，使之在器件的允许值内，并留有一定余量。

5、晶体管驱动电流与晶体管导通压降和关断时间之间的关系？怎样的晶体管基
极驱动电流波形能使晶体管既有低的导通压降又有短的关断时间？
（1）增大基极驱动电流i b并增大d i b/d t，可以缩短延迟时间和上升时间，从而加快开通过程。

同时，基极驱动电流的增加可以加深器件的饱和深度，降低U CES值。

（2）减小导通的饱和深度，可以减小基区储存的载流子，或者增大基极抽取电流i b的幅值和负偏压，这些均可以缩短储存时间，从而加速关断速度。

（3）基极驱动电流的两方面影响，决定了其电流要求初始值较大，维持值较小，一般采用加速电容，使开、关瞬间取得高d i b/d t和峰值电流，正常驱动维持较小电流（使晶体管处于浅饱和状态）。

6、什么是晶体管的安全工作区？与MOSFET和IGBT相比，晶体管安全工
作区多了什么？
功率晶体管SOA区：由I CM、U CEM、P C M、二次击穿功率P SB几条曲线围成的区域，即能够维持晶体管稳定安全工作的范围。

由于存在二次击穿，GTR 的SOA区增加P SB曲线限制，相对缩小了区间。

7、P-MOSFET 和 IGBT 是电压控制器件，为什么当工作频率很高时，他们的门极驱动电流仍然很大？
IGBT 和MOSFET 的输入阻抗呈容性，尽管静态驱动电流几乎为零，但高频 动态时电容充放电仍需要一定的电流，以加快门极电压的建立和回零，从而 保证器件的快速开关。

8、为什么要提高器件的开关速度？如果器件工作频率很低，器件的开关速度是否也很重要？为什么？ 器件开关速度的影响：
（1）电路工作频率受限于器件开关速度
（2）器件的开关损耗与开关速度密切相关，一定工作周期T 下，开关时间t ∆
小，损耗：⎰
=
2
1
d 1t t t t
ui T
P 12t t t -=∆ 就小。

（3）电路工作频率比较低的情况下，器件开关速度要求也比较低，器件开关
速度的要求相对不太重要。

9、全控型器件缓冲电路的主要作用是什么？分析RCD 缓冲电路中各元件的作用？
缓冲电路的作用：
（1）降低全控型器件的开关应力，即降低t
u d d 、
t
i d d 值，
（2）降低全控型器件的开关损耗。

RCD 缓冲电路中各元件的作用：
（1）电阻R 的作用是限制吸收电容的放电电流，消耗电容的储能， （2）吸收电容C 的作用是利用电容的充放电过程，减缓
t
u d d
（3）二极管D 的作用是利用单相导电性在器件关断瞬间钳位电压于电容电压；在器件开通时迫使电容经电阻放电，限制放电电流并消耗存储能量。

10、对于IGBT 单开关电路，其电阻负载为100Ω，电源电压为1000V ，器件关断时间为0.5μs ，要求设计RCD 参数（电阻值与功率、电容值与耐压、二极管的规格），使得关断过程中电压上升率控制在500V/μs 以内，开通器件冲击电流不高于15A ，放电时间在100μs 以内。

（提示：电阻负载带有一定感性，在器件关断过程中负载电流可以看作不变，设计参数有一定范围，只要符合要求就行）
（1）器件关断时间为μs 5.0f =t ，器件饱和导通的电流为A
10100V 1000max A =Ω
=I
则
V 10002A B m a x
S
f A m a x
=≤U C t I 得到：nF 5.2≥S C （2）由于要求关断过程中电压上升率控制在500V/μs 以内，有：
500d d m a x
m a x
A =≤
t
U C I S
得 μF
02.0μF 50
1S =≥
C
综合（1）和（2），可取 μF 033.0S =C
由于V 1000ABmax =U ，电容额定电压可取V 1000)2~5.1(CSmax ⨯=U （3）器件开通后，电容C S 放电时间在100μS 以内，则μs 1003≤S S C R
可以得出： Ω
=≤
10103μs 100S
S C R
（4）由于要求开通器件的冲击电流不高于15A
15
Cpmax max A S
ABmax
=<+I I R U
可以得到： Ω≥200
S R 综合（3）和（4），可取Ω=510S R
电路结构
（5）由于器件关断时间为0.5μs ，且开通器件C S 放电时间在100μs 以内，因此 电路最高工作频率不超过f max =10kHz ，则：W
U fC P 1652
12
ABmax S R =≥
可取 W 350max =R P
（6）由于VT 开通后最大持续电流为10A ，IGBT 的电流额定应为20A 以上，因此VD S 的有效值应为2A 以上，即通态平均电流为A
3.157
.12T(AV)=≥I ，可取
二极管额定电流A 2F(AV)=I ，选择快恢复二极管。

由于二极管最大反向电压为1000V ，可取额定电压V 1000)3~2(Dmax ⨯=U。