1．1什么是电力电子技术？它有几个组成部分？
答：电力电子技术是与电能处理相关的技术学科，即，将电子技术与控制技术应用到电力领域，通过电力电子器件组成各种电力变换电路，实现电能的转换与控制，成为电力电子技术，或电力电子学。电力电子技术包括电力电子器件、电力电子电路（变流电路）和控制技术三个主要组成部分。
1．2从发展过程看，电力电子器件可分为哪几个阶段？简述各阶段的主要标志。
答：第一代电力电子器件：以硅整流管和晶闸管（SCR）为代表，体积小，功耗低。
第二代电力电子器件：超大功率，高频全控器件，如电力晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）、电力场控晶体管（功率MOSFET）等。
第三代电力电子器件：高频化、标准模块化、集成化和智能化时代。
1．3电力电子技术的基础与核心分别是什么？
答：电力电子器件是电力电子技术的基础，变流电路是电力电子技术的核心。
1．4变流电路的发展经历了哪几个时代？
答：（1）整流器时代：20世纪60～70年代，大功率硅整流管和晶闸管大量开发应用。
（2）逆变器时代：20世纪70～80年代，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管和门极可关断晶闸管成为电力电子器件的主角。
（3）变频器时代：20世纪80年代以后，大规模和超大规模集成电路技术迅猛发展，出现了一批全新的全控型功率器件，如MOSFET、IGBT。
1．5传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么？
答：（1）传统电力电子技术阶段（1957～1980）
器件以半控型晶闸管为主；变流电路以相控电路为主；控制电路以模拟电路为主
（2）现代电力电子技术阶段：
器件以全控型晶闸管为主；变流电路以脉宽调制（PWM）电路为主；控制电路以数字控制为主。
1．6电力电子技术的发展方向是什么？6
答：电力电子技术的发展是从低频技术处理问题为主的传统电力电子技术向以高频技术处理问题为主的现代电力电子技术方向发展。目前，电力电子技术作为节能、环保、自动化、智能化、机电一体化的基础，正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿化的方向发展。
1．7变流电路有哪几种形式，各自功能是什么？
答：（1）整流电路：将交流电能转换为直流电能的电路。
（2）逆变电路：将直流电能转换为交流电能的电路。
（3）调压电路：将固定大小和频率的交流电能转换为大小和频率可调的交流电能的电路。
（4）斩波电路：将一种直流电能转换成另一固定电压或可调电压的直流电的电路。
1．8简述电力电子技术的主要应用领域。
答：（1）电源领域：计算机高效绿电源；通信用高频开关电源；斩波器（DC-DC变换器）；不间断电源（UPS）；高频逆变式整流焊机电源；大功率开关型高压直流电源；分布式开关电源供电系统。（2）电气传动领域。（3）电力系统：灵活交流输电系统（FACTS）；定质电力技术；新型直流输电技术；同步开关技术；电力有源滤波器。
2．1分析晶闸管的导通过程与导通条件。
答：导通过程分为三个阶段：（如右图所示）
（1）延迟阶段：从门极电流阶跃时刻开始，到阳极电流上升到稳态值的10％，这段时间被成为延迟时间。这段时间晶闸管正向压降略有减小。
（2）上升阶段：阳极电流从10％上升到90％所需的时间，成为上升时间。该阶段，伴随着阳极电流的迅速增加，器件两端的压降也迅速下降。
（3）扩散阶段：阳极电流由90％上升到额定值的时间，成为扩散时间。是载流子在整个芯片面积上分布的过程。
导通条件：阳极加正向电压，同时门极加合适的正向触发电压。
2．2晶闸管关断的条件是什么？如何实现？
答：关断条件：流过晶闸管的阳极电流小于维持电流或突加反向电压。
实现：（1）晶闸管处在正向阳极电压下，设法使流过它的电流减小到0，使其关断；
（2）使晶闸管阳极电压减小到0，迫使流过它的电流减小到0而使其关断；
（3）给原来处于导通状态的晶闸管两端加一强制反偏电压，使其阳极电压突然由正变为反向，迫使电流迅速减小到0而关断。
2．3分析阳极电流上升率是怎么影响晶闸管工作的。
答：在晶闸管开通过程中，阳极电流总是从门极附近开始逐步向整个芯片扩展，这需要一定的时间。如果外电路使器件阳极电流增长过快，在未来得及扩展到较大的导电面积前已达到很大的值，就会造成在门极附近电流密度过高而发生局部过热击穿，导致晶闸管永久失效。因此在使用时，必须从外电路采取措施限制器件承受的。的承受能力受门极触发方式、工作频率、开通前电压的影响，过大的门极电流、过高的工作频率、较高的开通前电压都会降低的承受能力。
2．4为什么要限制晶闸管的？
答：在正向阻断状态下，晶闸管的结存在有节电容，如右图所示， 在正向电压作用下，、结处于正向偏置，全部电压加在结上，对有充电电流，称作位移电流。该电流作为晶闸管等效电路的基极电流注入晶闸管，作用类似门极电流，由晶闸管正向伏安特性可知，其正向阻断能力会随门极电流的增大而下降，因此过高的会产生过大的充电电流，可能造成晶闸管误导通。因此必须加以限制。
2．5为什么晶闸管的触发信号通常不使用直流信号？
答：
2．电子器件有哪些6晶闸管的额定电流与其他设备的额定电流有什么不同？
答：在环境温度为40摄氏度和规定的冷却条件下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值，将该电流按晶闸管标准电流系列取整数值，称为该晶闸管的通态平均电流，并定义为该元件的额定电流。
晶闸管的通态平均电流应是如右图所示工频正弦半波电流的平均值。
2．7晶闸管中通过的电流波形如图所示，求晶闸管中电流的有效值、平均值及相应的正弦半波平均值和波形系数。
答： 晶闸管电流有效值
平均值
波形系数
设相应半波正弦平均电流为，若使正弦半波下有效值相同，则
2．8晶闸管主要有那些派生器件？
答：（1）快速晶闸管：转为快速应用而设计，400Hz～1kHz，或更高，主要应用于斩波或逆变电路中。
（2）逆导晶闸管：不具有反向阻断能力，一旦承受反向电压即导通。具有正向压降小、关断时间短、开关速度高、高温特性好、额定结温高等优点。
（3）双向晶闸管：NPNPN五层三端元件，可认为是一对普通晶闸管反并联连接的集成。正反两个方向均可触发导通。多用于交流电路中，交流调压、调功电路、固态继电器和交流电动机调速等领域。
（4）光控晶闸管：利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。可以实现主电路与控制电路之间的绝缘和隔离，而且可以避免电磁干扰的影响，因此常被用于高压大功率电力变换和控制装置中。
2．9与半控型开关器件相比，全控型开关器件在性能和使用上有哪些优缺点？
答：
2．10试分析GTO的关断过程。
答：当门极施加负压时，GTO开始关断，整个关断过程经过三个阶段。
（1）存储时间：从门极关断电流上升到10％到阳极电流下降到90％所需的时间。这段时间，GTO状态基本无变化，门极负脉冲将饱时存储的大量载流子抽出。
（2）下降时间：阳极电流从90％下降到10％所需的时间。这一区间内，阳极电压明显增加，电流值仍较大，等效晶体管由饱和区退至放大区。
（3）尾部时间：阳极电流从10％开始回升，再衰减至接近于0所经历的时间。这段时间时残存载流子复合所需的时间。电流尚未完全减小到0，器件未完全恢复阻断能力。
2．11说明功率MOSFET的开通和关断原理。
答：（1）开通：在栅源极间加正电压－当大于时，P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。
（2）关断：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零－P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。
2．12 为什么功率MOSFET易于并联运行？
答：功率MOSFET的通态电阻具有正温度系数，因此他的漏极电流具有负温度系数，这一特性使该器件易于并联使用。
2．13 电力电子开关器件工作频率受那些因素制约，开关损耗是怎么产生的？
答：
2．14 简述IGBT基本工作原理。
答：IGBT是一种场控器件，驱动原理与MOSFET基本相同。开通和关断是由栅极和发射极间的电压控制的。当为正且大于开启电压时，MOSFET内形成导电沟道，其漏源电流作为内部GTR的基极电流，从而使IGBT导通。此时从P+注入N－区的空穴对N－区进行电导调制，减小了N－区的电阻RN，使IGBT获得低导通压降。当栅极与发射极间不加信号或施加反向电压时，导电沟道消失，GTR的基极电流被切断，IGBT随机关断。
2．15 与功率MOSFET相比，为什么IGBT的通态压降较低？
答：IGBT是一种场控器件，驱动原理与MOSFET基本相同。开通和关断是由栅极和发射极间的电压控制的。当为正且大于开启电压时，MOSFET内形成导电沟道，其漏源电流作为内部GTR的基极电流，从而使IGBT导通。此时从P+注入N－区的空穴对N－区进行电导调制，减小了N－区的电阻RN，使IGBT获得低导通压降。
2．16 与GTR相比，为什么IGBT的工作频率较高？
答：
2．17 试说明SCR、GTO、GTR、功率MOSFET、IGBT的各自优缺点。
答：（1）SCR－优点：
2．18在所示电路图中，若使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管充分导通，触发脉冲宽度至少多少微秒？图中E＝50V，L＝0.5H，R＝0.5，晶闸管的擎住电流。
答：晶闸管由关断转为导通，电流由于电感L的存在，不能突变。
由于该电路在晶闸管导通后为零状态响应，电流
当时，
即要保证充分导通，脉冲宽度至少为
2．19试比较功率MOSFET、IGBT，以及GTR的静、动态性能。
答：
2．20 什么是功率集成电路？
答：功率集成电路是微电子技术和电力电子技术相结合的产物。即按照典型电力电子电路所需的拓扑结构，将多个相同的电力电子器件或多个相互配合使用的不同电力电子器件封装在一个模块中，可以缩小装置体积，降低成本，提高可靠性，对工作频率较高的电路，可以大大减小线路电感，从而简化对保护和缓冲电路的要求，这种模块被称为功率模块。
2．21下表中给出1022V等级不同的电流容量IGBT管的栅电阻推荐值。试说明，为什么随着电流容量的增大，栅电阻值相应减小？
电流容量（A） | 25 | 50 | 75 | 100 | 150 | 200 | 300 |
栅电阻值（） | 50 | 25 | 15 | 12 | 8.2 | 5 | 3.3 |
答：
3．1单相半波可控整流电路对电感负载供电，，，，求当和时的负载电流，并画出和波形。
解：，时间常数
，，
（1），时刻导通，，按照动态电路的三要素法
当时，，因此管子继续导通，
直到时，，管子关断，导通角
平均电流
（2），
时，，管子关断，导通角
平均电流
3．2如图为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还存在直流磁化问题吗？试说明晶闸管承受的最大反向电压为，当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。
答：（1）变压器二次侧两个绕组在一个周期内轮流流过大小相等、方向相反的电流，其直流安匝相互抵消，不存在直流磁化的问题。
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