第2章电力电子器件 习题
一、填空题
1.电力电子器件是直接用于 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 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 _状态。
4.电力电子器件组成的系统，一般由 、 、 、 四部
分组成。
5.按照器件载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为以下三类： 、
和 。
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： 和 。
7.电力二极管的主要类型有 、 、_ 。
8.针对电力二极管的特性，完成下列题目：
1)将正向电流FI开始明显增加所对应的二极管两端的电压定义为 。
2)与正向电流FI对应的二极管两端的电压定义为 。
3)承受反向电压时，只有微小而数值恒定的电流流过，该电流定义为 。
4)承受很高反向电压而出现击穿时所对应的二极管两端的电压，定义为 。
5)从承受正向电压开始，到二极管完全导通所需要的时间定义为 。
6)在关断时，须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力，进入截止状态，这段时
间定义为 。
7)二极管在关断之前有较大的 电流出现，并伴随有明显 的过冲。
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 Hz以下的整流电路。其
反向恢复时间较长，一般在 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 以下。
11.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论 _，晶闸管都不会导通；
承受正向电压时，仅在 情况下，晶闸管才能导通；晶闸管一旦导通，就失去 控
制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流 。
12.晶闸管的派生器件有： 、 、 、
_ 。
13.普通晶闸管关断时间 ，快速晶闸管 ，高频晶闸管 左右。
高频晶闸管的不足在于其 不易做高。
14. 晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。
15.逆导晶闸管是将 反并联一个 制作在同一管芯上的功率集成器件。
16.光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用 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 ，并且可避免电磁干扰的影响。常应用在 的场合。
17.针对晶闸管的特性，完成下列题目：
1)晶闸管的关断时间由两段时间组成，分别是： 时间和 时间。
2)将指定的管壳温度和散热条件下，晶闸管允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值定
义为 流，用()TAVI表示。()TAVI是按照电流的发热效应来定义的，使用时应按有效
值相等的原则来选取电流定额，并应留有一定的裕量，该电流对应的有效值为 倍
()TAV
I
。

3)使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为 ，用HI表示。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 ，用LI表示。
对同一晶闸管来说，通常LI约为HI的 倍。
4)在门极断路并且结温为额定值时，将允许重复加在器件上的正向峰值电压定义
为 ，用DRMU表示；将允许重复加在器件上的反向峰值电压定义为 ，用

RRMU表示。通常取晶闸管的DRMU和RRM
U
中 （该空选项：较大或较小）的标值

作为该器件的额定电压。选用时，应考虑安全裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管
所承受峰值电压的 倍。
5)断态电压临界上升率/dudt是指：在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从
断态到通态转换的外加电压最大上升率。电压上升率过大，就会使晶闸管 。
6)通态电流临界上升率/didt是指：在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通
态电流上升率，如果电流上升太快，可能造成 使晶闸管损坏。
18.GTO的开通控制方式与晶闸管相似，但是可以通过在门极 使其关断。
19. GTO的额定电流是用 电流来定义的。GTO最大可关断阳极电流与门极负
脉冲电流最大值GMI之比称为 ，该值一般很小，只有 左右，这是GTO的
一个主要缺点。
20.GTR导通的条件是： 且 。
21.针对GTR的特性，完成下列题目：
1)单管GTR的电流放大系数值比小功率的晶体管小得多，通常为10左右，采用 接
法可有效增大电流增益。
2)在电力电子电路中，GTR工作在开关状态，在开关过程中，即在输出特性中 区和
区之间过渡时，要经过放大区。
3)集电极最大允许电流cMI，通常被规定为当直流电流增益FEh下降到规定值的 时
所对应的集电极电流。
4) GTR的安全工作区，由 、 、 及二次击穿临界线共同限定。
22.电力MOSFET导通的条件是： 且 。开关时间的大致范围是：
。
23.针对电力MOSFET的特性，完成下列题目：
1)电力MOSFET属于单极型晶体管，即只有 载流子参与导电。导电机理与小功率
MOS管相同，但结构上有较大区别，采用 集成结构。
2)电力MOSFET的漏极伏安特性中的二个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的二
个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的 _、前者的饱和区对应后者
的 、前者的非饱和区对应后者的 。
3)电力MOSFET的通态电阻具有 温度系数，对器件并联时的均流有利。
4)电力MOSFET的开关过程中，开通时间等于 时间与 之和，关断时间
等于 时间和 时间之和。
5)使电力MOSFET开通所需要的最小栅源间电压定义为 电压，该电压的范围一
般是 V。为了避免绝缘层击穿，栅源间电压一般不高于 V。
24.IGBT是由 和 两类器件取长补短结合而成的复合器件。
25.IGBT导通的条件是： 且 。
26.针对IGBT的特性，完成下列题目：
1) IGBT的正向输出特性分为三个区域，分别是： 区， 区和 区。IGBT的
开关过程，是在 区和 区之间切换。
2)使IGBT开通所需要的最小栅射极间电压定义为 _电压，该电压的范围一般是 V。
27.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
属于半控制型器件的是
属于全控型器件的是
在全控的器件中，容量最大的是
工作频率最高的是
属于电压驱动的是
属于电流驱动的是
属于单极型电力电子器件的有
属于双极型电力电子器件的有
属于复合型电力电子器件的有
28.将多个电力电子器件封装在一个模块中，称为 与单管器件相比，其优点是：
、 、 。
29.功率集成电路将功率器件与 等信息电子电路制作在同一芯片上。功率集成电
路实现了 和 的集成，成为机电一体化的理想接口。智能功率模块专
指将 及其辅助器件与其电路的单片集成。
二、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?
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
3.从功率等级、开关速度和驱动难易度二个方面比较GTO, GTR, P.-MOSFET，IGBT各自的
优缺点，并说明其适用场合。
4.与小功率二极管相比，电力二极管在物理结构及开关特性等方面有哪些区别，并分析产生
这些区别的原因?
5.大功率的电力二极管和晶闸管常见的封装形式为螺栓型和平板型，试分析采用这样的封装
形式对于器件散热有什么好处?
6.从晶闸管的物理结构角度，分析为什么晶闸管一旦触发导通之后，就可以自锁导通，不再
需要触发电流?为什么晶闸管导通之后，门极就失去控制作用，不能控制器件关断?
7. 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?
8.从物理结构角度分析IGBT为什么存在擎住效应?
三、计算题
1.晶闸管单相全桥整流器，输入交流电源为工频220V，输出电流为直流100A。若考虑2- 3
倍的安全裕量，计算晶闸管额定电压的取值范围。若考虑1. 5-2倍的安全裕量，计算晶闸管
额定电流（额定电流为有效值电流）的取值范围。