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　第一章　　电力半导体器件 　　　　　 习题与思考题解 　　1-1．晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？ 解：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。导通后的晶闸管管压降很小。 使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流ＩＨ以下。其方法有二： 减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压； 增加负载回路中的电阻。 　　1-2．型号为KP100-3的晶闸管，维持电流IH=4mA，使用在题1-2图中的电路中是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？ 解：根据机械工业部标准JB1144-75规定，ＫＰ型为普通闸管，KP100-3的晶闸管，其中100是指允许流过晶闸管的额定通态平均电流为100A，3表示额定电压为300V。 对于图(a)，假若晶闸管V被触发开通，由于电源为直流电源，则晶闸管流过的最大电流为 　　　　　　　　　　　　 因为IV IH，而IH IL，IL为擎住电流，通常IL=(2~4) IH。可见，晶闸管流过的最大电流远小于擎住电流，所以，图(a)不合理。 (b)，电源为交流220V，当α=0°时，最大输出平均电压 　　　　　　　　　　　　 （Ｖ） 平均电流　　　　　　　　　　(A) 波形系数　　　　　　　　　　　 所以，　　　　　　　　　ＩＶ＝Kf 。ＩＶＡＲ＝1.57×9.9＝15.5(A) 而KP100-3允许流过的电流有效值为IVE＝1.57×100＝157(A)， IL IVIVE，所以，电流指标合理。 　　但电路中晶闸管Ｖ可能承受的最大正反向峰值电压为 　　　　　　　　　　　　　 (V)300(V) 所以，图(b)不满足电压指标，不合理。 对于图(c)，电源为直流电源，Ｖ触发导通后，流过Ｖ的最大电流为IV＝150／1＝150(A),即为平均值，亦是有效值。而IVE＝150A，IV＝150(A)157（A），即IL IVIVE,所以电流指标合理。同时，晶闸管承受的正向峰值电压为150V，小于300V，电压指标合理。所以图(c)合理。 　1-3．在题图1-3电路中，E=50V，R=0.5Ω，L=0.5H，mA。要使晶闸管导通，门极触发电流脉冲宽度至少应为多少？ 解：晶闸管导通后，主回路电压方程为 　　　　　　　　　　　　　 主电路电流按下式由零上升 　　　　　　　　　　　　　 晶闸管要维持导通，id必须上升达到擎住电流值以上，在此期间，门极脉冲应继续维持，将Id=15mA代入，得 　　　　　　　　　 取， t≥150μs。 所以，门极触发电流脉冲宽度至少应大于150μs。 1-4．单相正弦交流电源，交流电源电压有效值为220V。晶闸管和负载电阻串联连接。试计算晶闸管实际承受的最大正反向电压。若考虑晶闸管的安全裕量，其额定电压应如何选取？ 解：该电路运行可能出现施加于晶闸管上最大正反向峰值电压为 （V） 若考虑晶闸管的安全裕量，通常选择额定电压为正常工作峰值电压的2－3310＝620(V), 3×310＝930(V),则选择额定电压为700V～1000V的晶闸管。 　　1-5．若题1-4中晶闸管的通态平均电流为100A，考虑晶闸管的安全裕量，试分别计算导电角为180°和90°时，电路允许的峰值电流各是多少？ 解： 在不考虑安全裕量时，选择晶闸管的原则是：使实际运行管子电流的有效值IV1等于定义管子额定通态平均电流时的电流有效值IVE，即两种情况下，管芯的结温相同并小于或等于额定结温。 当导通角θ＝180°时， 　　　　　 则有 　　　　　 Im/2＝1.57IVEAR 所以，晶闸管允许的峰值电流为 　　　　　　　　　　　　Ｉm=2×1.57×100＝314（Ａ） 　　当导通角θ＝90°时， 　　　　　 则有　　　　　 　　　　　　 所以，晶闸管允许的峰值电流为 　　　　　　　　　　　　(A) 考虑取安全裕量数为2时，则当导通角θ＝180°时，电路允许的峰值电流为 　　　　　　　　　　　Im1=314／2＝157Ａ， 当导通角θ＝90°时，电路允许的峰值电流为 　　　　　　　　　　　Ｉm2＝444／2＝222(A). 1-6.题1-6图中阴影部分表示晶闸管导