電力電子技術

1、For personal use only in study and research; not for commercial use袃1.晶閘管導通后，一曲門極電壓晶閘管時候還能繼續(xù)導通，為什么？蒁答：晶閘管一旦導通，門極就失去了控制作用，撤掉外電路主圖門極的電流IG，晶閘管由于內部已形成了強烈的正反饋會仍然維持導通狀態(tài)。莇2.晶閘管導通后，門極改加適當大小的反向電壓會發(fā)生什么情況？ 肄答：警察管導通后，門極就失去控制作用，因而晶閘管仍保持導通狀態(tài)。 芃3.門極短路時晶閘管承受正向陰極電壓會導通嗎？若真導通會是什么情況？ 芁答：若晶閘管導通后門極斷路，晶閘管承受正向陽極電壓時晶閘管仍會導通。

2、一般情況下 門極斷路晶閘管不會導通。葿./+蒆-螞4電力變換有哪幾種類型？羂答：交流變交流（電子控制變換，直流變交流（整流），直流變直流（直流斬波） ，交流變直流（逆變）芆 5. 電力技術、電子技術和電力電子技術三者所涉及技術內容和研究對象是什么？三者的技 術發(fā)展和應用主要依賴什么電氣設備和器件。薅答：電力電子技術分為電力電子器件制造技術和交流技術肁電力電子技術是使用電力電子器件對電能進行交換和控制的技術。螂電子學：電路、器件芇電力學：靜止器、旋轉電機羇電力電子技術：晶閘管螅6.寫出正弦電路的無功功率表達式艿答： Q=UIcos 荿7.為什么晶閘管屬于半空型器件？主要控制方式是什么？ 肅答：因

3、為只能通過其門極控制其開通，不能控制其關斷，所以是半空型器件 芄罿8，以兩種器件為例，說明全控型器件的特點是什么？膆答：膄 9 畫出 IGBT 的電氣圖形符號 ?它有哪些優(yōu)點？蚄蠆羋薆肅蒀薂膀肆肇羈特點： 1 靜態(tài)特性羀 IGBT 的靜態(tài)特性主要有伏安特性、轉移特性和開關特性。膈 IGBT 的伏安特性是指以柵源電壓 的關系曲線。輸出漏極電流比受柵源電壓 GTR 的輸出特性相似也可分為飽和區(qū)Ugs 為參變量時， 漏極電流與柵極電壓之間Ugs 的控制， Ugs 越高， Id 越大。它與 1 、放大區(qū) 2 和擊穿特性 3 部分。在截止狀態(tài)下的 IGBT ，正向電壓由 J2 結承擔，反向電壓由 J1

4、結承擔。如果無 N+ 緩沖區(qū)，則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平，加入 N+ 緩沖區(qū)后，反向關斷電壓只能達 到幾十伏水平，因此限制了 IGBT 的某些應用范圍。膅 IGBT 的轉移特性是指輸出漏極電流Id 與柵源電壓 Ugs 之間的關系曲線。它Ugs(th) 時， IGBT 處于關 Id 與 Ugs 呈線性關系。最高與 MOSFET 的轉移特性相同，當柵源電壓小于開啟電壓 斷狀態(tài)。在 IGBT 導通后的大部分漏極電流范圍內， 柵源電壓受最大漏極電流限制，其最佳值一般取為 15V 左右。蚅 IGBT 的開關特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關系。 IGBT 處于導通態(tài)時， 由于它的 PNP 晶體管為

5、寬基區(qū)晶體管， 所以其 B 值極低。 盡管等效電路為達林頓結 構，但流過 MOSFET 的電流成為 IGBT 總電流的主要部分。此時，通態(tài)電壓 Uds(o n) 可用下式表示蟻 Uds(on) Uj1 Udr IdRoh腿 式中 Uj1 JI 結的正向電壓，其值為 0.7 1V ； Udr 擴展電阻 Rdr 上的壓降； Roh 溝道電阻。芄 通態(tài)電流 Ids 可用下式表示：肄 Ids=(1+Bpnp)Imos蒁 式中 Imos 流過 MOSFET 的電流。羆 由于 N+ 區(qū)存在電導調制效應，所以 IGBT 的通態(tài)壓降小，耐壓 1000V 的 IGB T 通態(tài)壓降為 2 3V 。 IGBT 處于

6、斷態(tài)時，只有很小的泄漏電流存在。蚆 2 動態(tài)特性蒄 IGBT 在開通過程中，大部分時間是作為 MOSFET 來運行的，只是在漏源電 壓 Uds 下降過程后期， PNP 晶體管由放大區(qū)至飽和， 又增加了一段延遲時間。 td(o n) 為開通延遲時間， tri 為電流上升時間。實際應用中常給出的漏極電流開通時間 t on 即為 td (on) tri 之和。漏源電壓的下降時間由 tfe1 和 tfe2 組成。膂 IGBT 的觸發(fā)和關斷要求給其柵極和基極之間加上正向電壓和負向電壓， 柵極電 壓可由不同的驅動電路產生。當選擇這些驅動電路時，必須基于以下的參數來進行： 器件關斷偏置的要求、柵極電荷的要求

7、、耐固性要求和電源的情況。因為 IGBT 柵極 - 發(fā)射極阻抗大，故可使用 MOSFET 驅動技術進行觸發(fā)，不過由于 IGBT 的輸入電 容較 MOSFET 為大， 故 IGBT 的關斷偏壓應該比許多 MOSFET 驅動電路提供的偏壓 更高。肈 IGBT 在關斷過程中，漏極電流的波形變?yōu)閮啥巍Ｒ驗?MOSFET 關斷后， PNP 晶體管的存儲電荷難以迅速消除，造成漏極電流較長的尾部時間， td(off) 為關斷延遲 時間， trv 為電壓 Uds(f) 的上升時間。實際應用中常常給出的漏極電流的下降時間 Tf 由圖中的 t(f1) 和 t(f2) 兩段組成，而漏極電流的關斷時間螄 t(off)

8、=td(off)+trv 十 t(f)羃 式中， td(off) 與 trv 之和又稱為存儲時間。袂 IGBT 的開關速度低于 MOSFET ，但明顯高于 GTR 。 IGBT 在關斷時不需要負 柵壓來減少關斷時間，但關斷時間隨柵極和發(fā)射極并聯(lián)電阻的增加而增加。 IGBT 的 開啟電壓約 3 4V，和 MOSFET 相當。 IGBT 導通時的飽和壓降比 MOSFET 低而和 GTR 接近，飽和壓降隨柵極電壓的增加而降低。聿 正式商用的 IGBT 器件的電壓和電流容量還很有限，遠遠不能滿足電力電子應 用技術發(fā)展的需求；高壓領域的許多應用中，要求器件的電壓等級達到 10KV 以上， 目前只能通過

9、IGBT 高壓串聯(lián)等技術來實現高壓應用。國外的一些廠家如瑞士 ABB 公司采用軟穿通原則研制出了 8KV 的 IGBT 器件，德國的 EUPEC 生產的 6500V/600A 高壓大功率 IGBT 器件已經獲得實際應用，日本東芝也已涉足該領域。與此同時，各 大半導體生產廠商不斷開發(fā) IGBT 的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、 低成本技術，主要采用 1 m 以下制作工藝，研制開發(fā)取得一些新進展。膇 10.什么是晶閘管的維持電流 IH 和通態(tài)平均電流 IT(AV)？莂答：維持電流是指使晶閘管導通索必須的最小電流。螞通態(tài)平均電流是指在環(huán)境溫度40 攝氏度和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結溫不超過額定結是是所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。袇11.為什么電力 MOS FET 并聯(lián)應用容易？以下無正文僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途 , , .For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f r den pers?nlichen f r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.P