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12UIRU?Umax?IDM?Imax?2201??3.2A482TMDM?2U2?311V3.2?3~4A1.57?(2~3)?314?625~936选晶闸管：IT(AV)(1.5~2)?UTM?(2~3)UTM?VT:KP5?8;VD:KP5?89.1 图中各符号代表何种电力半导体器件？说明可控还是不可控器件？如果是可控器件是具有自关断能力的还是没有自关断能力的？它们的几个极都叫什么名字。

解：

（a）功率二极管，不可控器件

（b）晶闸关，可控器件，不具有关断能力。 （c）功率三极管，可控器件，具有关断能力。

（d）功率场效应晶体管，可控器件，具有关断能力。 （e）绝缘栅双极晶体管，可控器件，具有关断能力。

9.2 二级管在恢复阻断时为什么有反向恢复过程形成反向电流？这与它们的单向导电性能是否矛盾？ 答：

因为二极管在基区电导效应，通态时，器件视在电阻很低，而断态时，视在电阻很大，当器件处于这两种稳态时，基区中少了的浓度将发生109倍的变化。因此，器件导通后，一是加反向电压让基阻断，必须经过一段时间，即反向恢复过程才能让通态时注入的大量载流消失，这个过程叫做“反向恢复”。

这与它们的单向导电性并不矛盾，单向导电性是指PN结正确时，器件等效压缩减少，可以通过较大的正向电流，而反偏时，等效电阻很大，只能通过很小的漏电流。这是说明

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二极管的稳态特性。而反向恢复过程是指的二极管从通态到断态必须经历的一个过渡过程，动态指标，必须要有这个过程，二极管才能可靠截应，所以二者没有矛盾。 9.3 就下面关于晶闸管的叙述，写出[ ] 中的（a）、(b)答案。 （1）当晶闸管加[(a)]，同时门级加[（b）]时晶闸管导通。

（2）将已导通的晶闸管的门极电流去掉，再使电流逐渐减小，在某一电流值下晶闸管[（a）]，这样使导通状态下的晶闸管继续导通的最小阳极电流，称为[(b)]。 答：

（1）（a）：正向电压

（b）：正向电压

（2）（a）：关断 （b）：维持电流

9.6功率晶体管GTR有叫哪些额定参数？ 答：

（1）GTR的电流定额：规定集电极最大的工作电流Icm作为GTR的电流额定值；当

GTR的电流额定值，当GTR脉冲工作时，还有最大脉冲电流的额定值。

（2）GTR的电压定额，基极开路是的维持电压是GTR最主要的电压定额。 （3）GTR的最高结温额定值。 （4）GTR的最大功耗额定值。

9.7什么是GTR的地次击穿现象？它是怎样产生的？ 答：

二次击穿是知器件发生一西击穿后，集电极电流继续增加，当Ic上升到某一临界值时晶体管中电压突然下降，Ic继续增加，即出现电阻效应，这个现象称为二次击穿。开始发生二次击穿的电压Vsb和电流Isb为二次击穿的临界电压和临界电流，其成绩为Psb=Vsb.Isb称为二次击穿的临界功率。

二次击穿是GTR在开关过程中出现的复杂现象，可以发生在其工作的各个阶段，通常认为，在出现负阻效应时，电流会急剧向发射区的局部区域集中。这时就会出现局部温度升高，引起局部区域电流密度更加增大的恶性循环反应，直至烧毁硅材料。因此，诸如集电极电压、电流、负载性质，导脉冲宽度，基极电路的配置以及材料、工艺等因素对二次击穿都有一定的影响。

9.8 试简要述功率MOSFET导电的基本工作原理。 答：

当漏极D接电源正极、原极S接电源员极，栅源之间电压为零或负时，D型区和N型漂移区之间的PN结反向，编源之间无电流流出。

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如果在栅极G和源极S之间加正向电压。由于栅极是绝缘体，不会有栅极电流。但栅极的正电压所形成的感应作用却会将其下面P型区中的少数载流子电子吸引到栅极下面的P 型区表面。当Ugs大于某一电压值时，栅极下面P型区表面的电子浓度将超过空穴浓度，是P 型半导体变成N型半导体，使漏极和源极沟通，形成漏极电流Id。电压Ud称为开启电压，Ugs越大，导电能力越强，漏极电流Id越大。

9.9 为什么GTR的导通压降比功率MOSFET的低？而功率MOSFET的开关频率却比GTR的高，这又是为什么？ 答：

通态电阻Ron是MOSFOT的重要特性之一，在开关应用中，它决定器件的通态损耗 受本征沟通电阻和漏区高阻的限制，功率MOSFET的Ron大，而双极性晶体管GTR存在集电区电导调别效应，所哟功率MOSFET的通态电压降大于双极晶体管，而且当器件额定电压增加时更是如此。

但是，另一方面，功率MOSFET的开关损耗是可以忽略不记的。而双极晶体管的开关损耗常常比通态损耗大很多，而且频率的增高还会进一步增大。因此，双极晶体管在低频时具有较高的效率。而MOSFET则在高频时具有较高效率。 9.10 绝缘栅双极晶体管IGBT的优点是什么？为什么有这些优点？ 答：

IGB 是由MOSFET技术和GTR技术结合而成的符合型文件，因此它即具有MOSFET一样的较低的输入电流，有具有GTR一样较低的饱和压降和较高电压耐力。IGBT的这里优点 是和它的结构有关，IGBT的结构是在功率MOSFET结构的基础上增加一个层，可形成PN结构。IGBT相当一个由N 沟通MOSFET驱动的厚基区PN型GTR，其简化等效电路IGBT可看作是以GTR为主导元件，MOSFET为驱动元件的达标连接，IGBT导通时从P区注入到N 区的空穴对N 区进行电导调别，减少N区的电阻，因此使高耐压的IGBT也是有很小的通态压降。

9.11 什么是IGBT的智能功率模块IPM？它有什么特点？ 答：

IGBT消耗功率模块IDM是先进的混合继承功率器件，由高速。低耗的IGBT芯片和优化的门极驱动及保护电路构成。其内是过滤、短路。电压锁定、过热两种保护功能。如果IYM模块其中有一种保护电路动作，IGBT栅极驱动单元就会关断电流并输出一个故障信号。

由于IPM集成于功率器件，驱动和保护电路。使用户产品设计变得相当容易，缩短产品的是市时间，大大减少元件数量，使装置体积缩小，完善的保护功能，使装置的可靠性大大提高。

9.12 IGBT的驱动保护电路有什么特点？ 答：

特点：（1）有与MOSGET一样的防耗电措施。

（2）通过检出的过滤信号切断栅极信号，实现电流保护。 （3）利用缓冲电路抑制电压，并限制过高的duldt;

(4)利用温度传感器检测IGBT的外流壳温度，当超过允许温度时主电路跳闸，实现过热保护，IGBT的栅极驱动电路应具有如下特点： 1)IGBT对栅极电菏集聚很敏感，故驱动电路必须很可靠，要保证有一条低阻的放电回路，驱动电路IGBT的连接要尽量短，引线采用双绞线或屏蔽线。

2）用低内阻的驱动源对栅极电容度放电，以保证栅极控制电压Uge 有足够陡的前后沿。使IGBT的开关损耗尽量小。另外，IGBT开通后，栅极驱动源提供足够的功率，是IGBT不致退出饱和而损坏。

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3）驱动电路要能传递几十KHZ的脉冲信号。

4）驱动电平Uge也必须综合考虑，Uge增大时，IGBT通态压降和开通损耗下降，但负载短路时的Ic增大，IGBT能承受短路电流时间减少。对其安全不利，因此一般选+12V--+15V。

5）在关断过程中，为尽快抽取NP管中的存储电荷以及防止IGBT关断时因du/dt过高造成误开通，须施加负偏压Uge但它受IGBT栅射向较大反向耐压限制。 6）若为大电感负载，IGBT的关断时间不宜过短，确保IGBT安全。

7）由于IGBT在电力电子没有用于高压 场合，驱动电路可控制电路在电位相严格隔离。 8）IGBT的栅极驱动电路应尽可能简单应用，美好的身带有对IGBT的保护功能并有较强的抗干扰能力。

9.13 全控型器件中为什么要加缓冲电路？其基本结构中的Cs、Ds、Rs各起什么作用？ 答：

因为全控行器件在开通或关断时存在过电压和过电流。缓冲电路可抑制过压或过流，减少器件的开关损耗。缓冲电路可分成关断缓冲电路和开通缓冲电路，如无特别说明，通常缓冲电路专指关断缓冲电路，而将开通电路叫做di/dt抑制电路。

减少关断损耗的缓冲器的主要部件是连接在集电极和发射极之间的电容。当晶体管关断时负载电流被转移入电容。因此，减少了Uce的增长率，如果电容大，在关断间隔晶体管两端有很少的电压，开通时，电容器补充电到电压并通过晶体管放电。Ri是为限制这个放电电流引入的限流电阻，但是串联电阻的引如对关断是有害的，因此，又引入二极管VDS，关断时，电容器CS通过VDS被有效的连接在晶体管两端分流。开通时，二极管反向配置。CS可以通反向放点。电压电流被缓冲器抑制，晶体管开关损耗已被明显得减小了。

9.14 提高全控型器件的开关频率有什么意义？又会带什么问题？ 答：

采用全控器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调配方式，DW方式对频率要求较高，可使电路的控制性能大大提高，同时要提高全控器件的开关频率。

提高开关频率，故开关损耗会随时增大而成为可能成为器件功率损耗的这样要因素，要想法减少。