22-4场效电晶体
电力电子技术期末考试试题及答案(1)
电力电子技术试题第 1 章电力电子器件1.电力电子器件一般工作在 __开关__状态。
2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为 __通态损耗 __，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为 __开关损耗 __。
3.电力电子器件组成的系统，一般由 __控制电路 __、_驱动电路 _、 _主电路 _三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加 _保护电路 __。
4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为 _单极型器件 _ 、 _双极型器件_ 、_复合型器件 _三类。
5.电力二极管的工作特性可概括为 _承受正向电压导通，承受反相电压截止 _。
6.电力二极管的主要类型有 _普通二极管 _、_快恢复二极管 _、 _肖特基二极管 _。
7. 肖特基二极管的开关损耗 _小于快恢复二极管的开关损耗。
8.晶闸管的基本工作特性可概括为__正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。
9.对同一晶闸管，维持电流 IH与擎住电流 IL 在数值大小上有 IL__大于__IH 。
10.晶闸管断态不重复电压 UDSM与转折电压 Ubo数值大小上应为， UDSM_大于 __Ubo。
11.逆导晶闸管是将 _二极管_与晶闸管 _反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。
12.GTO的__多元集成 __结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。
13.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的 _截止区 _、前者的饱和区对应后者的 __放大区 __、前者的非饱和区对应后者的 _饱和区 __。
14.电力 MOSFET的通态电阻具有 __正 __温度系数。
15.IGBT 的开启电压 UGE（th ）随温度升高而 _略有下降 __，开关速度 __小于__电力 MOSFET。
16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为 _电压驱动型 _和_电流驱动型_两类。
高二物理竞赛课件晶体的独立介电常数的数目
例如，氯酸钠NaClO3和溴酸钠NaBrO3晶体， 是立方晶系23点群的压电晶体；碲化镉 CdTe和硒化锌ZnSe晶体是属于立方晶系 3m点群的压电晶体。这些晶体的独立介电 常数只有一个。又如，属于四方晶系4mm 点32群点的群钛的酸-钡石B英aT晶iO体3晶和体3m，点属群于的三L方iN晶bO系3晶 体等都是介于完全各向异性体和完全各向同 性体之间的晶体，这些晶体的独立介电常数 只有二个。
Px 0 0 E x Py 0 0 E y Pz 0 0 Ez
4
小结
（1）不论是各向同性的电介质，还是各向异 性电介质，关系式D=0E+P都是成立的。 （2）对于各向同性的线性电介质材料，D、E、 P的方向相同，并有D=E，P=E；与是标 量，与，D、E、P的分量方向无关。与之 间的关系为：=0+。 （3）对于各向异性电介质材料，D、E、P的 方向彼此不同，并有
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从表中可以看出，属于三斜晶系的晶体结构 对称性最低，是完全各向异性晶体，它的独 立的介电常数、弹性常数、压电常数的数目 最多；其次是属于单斜晶系的晶体，对称性 也较低；属于立方晶系的晶体，对称性最高， 接近于各向同性晶体，它的独立介电常数、 弹性常数、压电常数的数目最少，其次是六 角晶系，对称性也较高。
2
同理可得：
22 0 22， 23 23， 33 0 33
写成矩阵形式为：
Dx 11 12 13 E x D y 12 22 23 E y Dz 13 23 33 Ez
3
对于各向同性的电介质，P、E之间的关系与 D、E之间的关系也可以写成矩阵形式：
常用电子元器件介绍
1T=103G=106 M=109 K=1012 R 1.1.6. 电阻器的特性： 电阻为线性原件，即电阻两端电压与流过电阻的电流成正比，通过这段导体的电流强度与这段 导体的电阻成反比。即欧姆定律：I=U/R。 1.1.7. 电阻的作用为分流、限流、分压、偏置、滤波（与电容器组合使用）和阻抗匹配等。 1.1.8. 主要参数:标称阻值 额定功率 允许误差等级 阻值变化规律(电位器)
1.1.10.1. 直标法 将电阻器的标称值用数位元元元和文字元号直接标在电阻体上,其允许偏差则用百分数表示,未 标偏差值的即为±20%. 1.1.10.2. 数码标记法 一般用三位元元数位元元元来表示容量的大小，单位元元元为欧姆()。前两位为有效数字， 后一位表示倍率。即乘以10i，i为第三位元数位，若第三位元数位9，则乘10-1。 如223J代表22103欧姆()＝22000欧姆 ()＝22千欧姆(K)，允许误差为5%；又如 479K代表4710-1欧姆()，允许误差为5%的电阻。这种表示方法最为常见。
为者常成，行者常至
11
1.2.8. 标称容值的表示方法
1.2.8.1. 直标法
由于电容体积要比电阻大，所以一般都使用直接标称法。如果数字是0.001，那它代表的是0.001uF＝1nF，如果 是10n，那么就是10nF，同样100p就是100pF。
1.2.8.2. 数码标记法
不标单位的直接标记法：用1~4位元元元元数位元元元表示，容量单位元元元为pF，如350为350pF，3为3pF， 0.5为0.5pF
稳压管的最主要的用途是稳定电压。在要求精度不高、电流变 化范围不大的情况下，可选与需要的稳压值最为接近的稳压管 直接同负载并联。在稳压、稳流电源系统中一般作基准电源， 也有在集成运放中作为直流电平平移。其存在的缺点是杂讯系 数较高，稳定性较差。
第四章 铁电晶体ppt课件
注意:
• 电介质极化的形式主要有：电子位移极化、离子位 移极化、偶极子转向极化、热离子松弛极化、空间 电荷极化、自发极化。 • 之前所讨论的各种极化，均属于感应式极化，其极 化作为一物理现象都是依赖外施电场的作用； • 铁电晶体的自发极化，却是不依赖于电场而存在的， 即无外施电场E，铁电物质的自发极化也能产生。 • 外施电场的作用——使自发极化反转
• 当电场反向达到-Ec时，剩余极化全部消失。反向电 场继续增大，极化强度才开始反向。Ec——矫顽电场 强度。 如果Ec大于晶体的击穿场强，那么在极化强度反 向前，晶体已被击穿。 • 将BC段线性部分反向延长至E=0时，在纵轴P上的截 距——饱和极化强度或自发极化强度Ps。
• 实际上Ps是原来每个单畴的自发极化强度，是对每个 单畴而言的。 • 电场减低时，部分电畴由于晶体内应力的作用偏离了 极化方向。但当E=0时，大部分电畴仍停留在极化方 向，因而宏观上还有剩余极化强度。由此，剩余极化 强度Pr是对整个晶体而言。
(a)90°畴
(b)180°畴
自发极化方向可沿着三个结晶轴的任一方向： 极化方向∥晶片主轴，称为c畴 极化方向∥晶片平面内二晶轴之一的，称为a畴 在无外电场状态下，铁电晶体将分成若干个电畴， 每个电畴内部，偶极子沿同一方向整齐排列，与相邻的 电畴内偶极子排列相差90°或180°。畴与畴之间首尾 相接，使畴壁上电荷最小。 ——以保持能量最低最稳定的状态。
• 铁电晶体首先是晶体，但并非所有晶体都是铁电晶体。由固体 物理知识已知，晶体结构的32种点群分属于7个晶系。有10种 点群晶体具有自发极化，分别：三斜. 1；单斜. m和2；正交. 2mm；三角. 3和3m；六角. 6和6mm；四角. 4和4mm • 都是具有非中心对称的晶体，具有唯一的一个存在自发极化的 轴(10个极性点群)。它们都是热释电晶体，但铁电晶体是作为 热释电晶体的一个亚族。 • 有自发极化，但不随E反转——电石(3m)、ZnO、CdS等； 铁电晶体，具有自发极化且能够随E而反转——BaTiO3(室温 4mm)、硫酸三甘肽(2)、钽酸锂(3m)、铌酸锶钡(4mm)、锆钛 酸铅(6mm)等。
典型全控型器件ppt
通常规定为hFE 下降到规定值的1/2~1/3时所对应 的Ic
实际使用时要留有裕量，只能用到IcM 的一半或 稍多一点。 3) 集电极最大耗散功率PcM 最高工作温度下允许的耗散功率 产品说明书中给PcM 时同时给出壳温TC ，间接表 示了最高工作温度 。
19
1.4.2
电力晶体管
4. GTR的二次击穿现象与安全工作区
• 按导电沟道可分为P沟道和N沟道
• 耗尽型——当栅极电压为零时漏源极之间就 存在导电沟道 • 增强型——对于N（P）沟道器件，栅极电压 大于（小于）零时才存在导电沟道
13
1.4.2
电力晶体管
在应用中，GTR一般采用共发射极接法。 集电极电流ic与基极电流ib之比为
（1-9）
——GTR的电流放大系数，反映了基极电流对集电极电流
的控制能力
当考虑到集电极和发射极间的漏电流Iceo 时，ic 和ib 的
关系为
ic= ib +Iceo
（1-10）
产品说明书中通常给直流电流增益hFE——在直流工
1.4.2
电力晶体管
安全工作区（Safe Operating Area——SOA）
• 最高电压UceM 、集电极最大电流IcM 、最大耗散功率
PcM、二次击穿临界线限定。
Ic IcM PSB
SOA
PcM
O
UceM
Uce
图1-18 GTR的安全工作区
21
1.4.3
电力场效应晶体管
也分为结型和绝缘栅型（类似小功率Field Effect
• GTO导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱 和程度较浅。 • GTO关断过程：强烈正反馈——门极加负脉冲即 从门极抽出电流，则Ib2减小，使IK和Ic2减小，Ic2的 减小又使 IA和Ic1减小，又进一步减小V2的基极电 流。当 IA 和 IK 的减小使 1+2<1时，器件退出饱和 而关断。 • 多元集成结构还使GTO比普通晶闸管开通来自程快， 承受di/dt能力强 。
压电效应与压电方程
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14
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（3）当晶片受到沿z方向的力Fz作用时，通过冲 击电流计，并发现x方向电极面上不产生电荷。 即有
(3) P d13 X 3 0 1
(4-3)
因为X30，故压电常数d13=0。由此可见，对于x 切割的石英晶片，当z方向受到应力X3的作用时， 在x方向并不产生压电效应。
P 2 E 0 (d25 X 5 d26 X 6 ) (d14 X 5 2d11 X 6 )
（4-7） 即石英晶体的压电常数d25=-d14，d26=-2d11。
wangcl@ 21
当选z方向为电极面，重复上述实验，当电场 E=0时，应力张量X对z方向的极化强度分量P3的 贡献为：
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（5）当晶片受到切应力X5或X6作用时，通过冲 击电流计，并发现x方向电极面上不产生电 荷，于是有
P P
(5) 1 (6) 1
d15 X 5 0 d16 X 6 0
(4-5)
因为X50，X60，故压电常数d15=0，d16=0，由 此可见，对于x切割的石英晶片，当受到切应力 X5或X6的作用时，在x方向并不产生压电效应。
d 11 d d 21 d 31
d 12 d 22 d 32
d 13 d 23 d 33
d 14 d 24 d 34
d 15 d 25 d 35
d 16 d 26 d 36
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可见压电常数d的矩阵形式是一个三行六列矩阵， 即d是一个三级张量。一般情况下正压电效应的 表示式为：
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或简写为：
电力电子技术复习题2
电力电子复习题一、概念题1、KP100-8元件是额定电压为800V，额定电流为100A的普通晶闸管2、已经导通的晶闸管可被关断的条件是流过晶闸管的电流减小至维持电流I H以下3、晶闸管是三端器件，三个引出电极分别为：阳极、阴极和门极。
4、可关断晶闸管GTO，IGBT是MOSFET和GTR的复合管。
5、当温度降低时，晶闸管的触发电流增加，反向漏电流减小。
6、电力场效晶体管MOSFET ，MOS控制晶闸管是SCR和MOSFET的复合管。
7、当加到单相全控桥式整流电路的电压为U2时，单相全控桥式整流电路的晶闸管所承受2U的最大反压是22U8、单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为219、三相全控桥式有源逆变电路，晶闸管电流的有效值I T为d I310、在电感性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为2.45 U2。
11、180°导电型电压型三相桥式逆变电路，其换相是在同一相的上、下两个开关之间进行的。
12、在有源逆变电路中，逆变角 的移相范围应选35º~90º为最好。
13、单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角α的移相范围是0°~90°14、三相半波相控整流电路中，纯电阻性负载时，输出的电压波形为连续和断续的临界状态所对应的控制角α为30度。
15、三相桥式相控整流电路中，纯电阻性负载时，输出的电压波形为连续和断续的临界状态所对应的控制角α为60度。
16、用于晶闸管的过电压保护的元件有避雷器、阻容吸收电路、压敏电阻、硒堆17、电力晶体管的正偏安全工作区由以下四条曲线限定：集电极-发射极允许最高击穿电压线，集电极最大允许功耗线，集电极最大允许电流线和二次击穿功率线18、降压斩波电路中，已知电源电压U d=16V，负载电压U0=8V，周期Ts=4ms，则开通时间T on为2ms19、单相桥半控整流电感性负载电路中，在负载两端并联一个续流二极管的目的是防止失控现象的发生21、单相交流调压电路中，负载是阻感性时移相范围是φ~180º。
高精度贴片电阻代码表
精密贴片电阻-阻值表精密贴片电阻是用代码来计算的，如01C就是10K。
下面是代码，就像查字典一样。
又例如：10欧的电阻用代码01X表示，仔细看下表你就会明白的。
一点没有数字标注的直观方便，下面就是阻值表，以备自己查验：标准阻值表 E-96?? 0603F(+1%) Standard Resistance Table(训练教材)制订日期：修订日期：编写人：审核人：批准人：1.0 目的制订本指南﹐规范公司的各层工作人员认识及辩别日常工作中常用的各类元件．2.0 范围公司主要产品(电脑主机板)中的电子元件认识:2.1工作中最常用的电子元件有﹕电阻﹑电容﹑电感﹑晶体管(包括二极管﹑发光二极管及三极管)﹑晶体﹑晶振(振荡器)和集成电路(IC)。
2.2 连接器件主要有﹕插槽﹑插针﹑插座等。
2.3 其它一些五金塑胶散件﹕散热片﹑胶钉﹑跳线铁丝等。
3.0 责任3.1 公司的各层工作人员﹐正确认识及辩别日常操作中常用的各类元件﹐结合产品BOM的学习并应掌握以下基础知识或内容﹕A) 从外观就能看出该元件的种类﹐名称以及是否有极性(方向性)。
B) 从元件表面的标记就能读出该元件的容量﹐允许误差范围等参数。
C) 能辩识各类元件在线路板上的丝印图。
D) 知道在作业过程中不同元件需注意的事项。
3.2 本指南由品管部负责编制;4.0 电子元件4.1 电阻电阻用“R”表示﹐它的基本单位是欧姆(Ω)1MΩ(兆欧)=1000KΩ(千欧)=1000000Ω公司常用的电阻有三种﹕色环电阻﹑排型电阻和片状电阻。
4.1.1 色环电阻色环电阻的外观如图示﹕图1 五色环电阻图2 四色环电阻较大的两头叫金属帽﹐中间几道有颜色的圈叫色环﹐这些色环是用来表示该电阻的阻值和范围的﹐共有12种颜色﹐它们分别代表不同的数字(其中金色和银色表误差)﹕1).四色环电阻(普通电阻)﹕电阻外表上有四道色环﹕这四道环﹐首先是要分出哪道是第一环﹑第二环﹑第三环和第四环﹕标在金属帽上的那道环叫第一环﹐表示电阻值的最高位﹐也表示读值的方向。
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金氧半場效電晶體MOSFET的結構
圖22-30 n通道加強模式金氧半場效電晶體（NMOS）的結構和電路符號。
圖22-31 p通道加強模式金氧半場效電晶體（PMOS）的結構和電路符號。
NMOS的操作原理
圖22-32 NMOS 操作原理的示意圖。(a)由於閘極帶正電，吸引自由 電子積聚在 SiO2 絕緣層的下方，而形成通道，但由於VDS ＝ 0，電 流為零。(b)若VGS大於底限電壓Vt，且在汲極和源極之間加有電壓 VDS，則通道中的自由電子受到外加電場的驅動，形成汲極電流ID， 其方向從汲極流向源極，和通道中的電子流方向相反。注意由於 SiO2為極好的絕緣體，故閘極電流 IG ＝ 0。
NMOS的特性曲線
圖22-33 NMOS的特性曲線。(a) VGS保持定值時，ID對VDS 的關係曲線。(b)在圖(a)中飽和區的ID對VGS的關係曲線。 注意當VGS ＜ Vt時，ID ＝ 0。
BJT與MOSFET的比較
• MOSFET如同BJT一樣，也具有放大訊號和開 關的功能。 • 兩者間的差異在於BJT為一以電流控制電流的 元件，而MOSFET則是以電壓控制電流的元件。 • BJT的反應速率甚快，但比較耗電；MOSFET 則反應較慢，但非常省電。 • MOSFET的封裝外觀和BJT相似，只能從其型 號或經測試來識別。
22-4場效電晶體
• • • • • • • • 場效電晶體的分類 接面場效電晶體JFET JFET的操作原理 金氧半場效電晶體MOSFET的結構 NMOS的操作原理 NMOS的特性曲線 MOSFET與BJT的比較 MOSFET的應用—放大訊號
場效電晶體的分類
• 場效電晶體（簡稱為FET）是利用電場來控制 電流的大小，而且組成電流的載子僅限一種極 性，即電洞或是自由電子，故又稱為單極性電 晶體。 • 場效電晶體依其結構可分為兩類：
圖22-27 n通道接面場效電晶體 （n-JFET）的結構和電路符號。
圖22-28 p通道接面場效電晶體 （p-JFET）的操作原理示意圖。(a)閘極和通道之間的p-n接面 形成空乏層。當汲極和源極之間的電位差為零時，通道上的電流亦 為零。(b)當汲極和源極之間加有電位差VDS時，驅動通道上的自由 電子而形成電流ID。加在閘極上的負電壓（相對於源極）增加時， 會使p-n接面的逆向偏壓增大，因此壓縮了中間通道的截面積，使其 電阻變大，流經通道的電流隨之減小。因此調整VGS的高低，便能控 制電流ID的大小。
MOSFET的應用—放大訊號
圖22-34 場效電晶體具有將小訊號放大的功能。(a)輸 入的小訊號，(b) NMOS電晶體放大電路，(c)放大的輸 出訊號。
– 接面場效電晶體（簡稱為JFET） – 金氧半場效電晶體（簡稱為MOSFET）。 – JFET已為MOSFET所取代。和BJT相比，MOSFET 可以做得很小，而且製程相當簡單。
接面場效電晶體JFET
• JFET分成兩型：n通道（簡記為n-JFET）和p通 道（簡記為p-JFET）。 • JFET有三個電極，分別稱為源極S、汲極D和 閘極G。