1、1。普通二极管和电力电子用的二极管在结构上有什么区别？提示：psn 结构，s 层的作用是什么？可以从杂质掺杂浓度来分析。答：通常为了增加二极管的耐压，理论上可以增厚 pn 结，并且降低杂质浓度，但是缺点是正相导通损耗变大。通过加一层低杂质的 s 层，性能得到改观：正相导通的时候 s 层完全导通，近似于短路，直接 pn 连接，所以压降小；反相接电压的时候，由于 s 层的杂质浓度低，电导低，或者说此 s 层能够承受的最大电场E 较大，所以 s 层能够承受较大电压而不被击穿。2。在现代开关器件中，经常可以看到 punch through 技术的应用。请介绍一下这种技术的原理和它的优点（相比起没有使用
2、此技术的器件） 。答：在开关器件中，用于提高耐压的 s 层往往并没有得到充分的利用，因为 s 层的一端耐压为 Emax 的时候，另外一段为 0，也就是说，E 在 s 层并不是均匀分布的，Umax0.5(Emax+Emin)注意，器件耐压只取决于 s 层中 E 对于 l 长度的积分。punch through 就是在 s 层与 pn 结直接再加一层高杂质掺杂的薄层，使得此层中电场由 Emax 变化到 Emin0，而真正的 s 层中处处场强都接近于 Emax。理论上，通过 punch through 技术，s 层的宽度可以减少 50在耐压不变的前提下。实际中由于s 层必须有一定的电导，宽度会略大于
3、 50。3。IGBT 有“电导调制” 的特点，应此 igbt 在大电流，较低频率的应用场合较 MOSFET 更有优势。何谓电导调制？答：电导调制其实很简单，也就是 Uce 之间的等效电路模型为一接近理想的二极管。饱和电压不随着电流增加而增加，导通损耗为 PI；而 mosfet 的 ds 等效电路为一个电阻，损耗为 PI2。因此在通态损耗占主要因素的场合（如电机驱动） ，igbt 更有优势。4。thyristor 和 gto 结构上大同小异，但后者却能够实现主动关断。请介绍一下生产工艺上的差异。答：比较难用文字说清楚，gto 是的层与层之间是环形结构，所以结合程度要比普通的晶闸管好，能够实现关断
4、（具体请自行参阅相关文献） 。5。在大电流应用场合，有时需要多管并联。现在可供选择的器件有 igbt 和 mosfet。哪些可以用于并联，哪些不可以？原因是什么？答：mosfet 可直接用于并联， igbt 不方便。因为 mosfet 是负温度系数，各个并联管之间可以平衡：T上升，Rds 上升I 减小。而 igbt 是正温度系数不行，同理，双极型三极管也不可以简单并联。如果要并联，必须串联在 e 极一个小电阻，但这就降低了效率，不太实用。另外 igbt 还有 latch 的问题，详情参考相关文献。6。在常用的 dcdc converter 中，如 buck converter 或 boost
5、converter，二极管的反相恢复时间对能量损耗的影响很大。为改善损耗，请给出两种方法。提示：新器件鸡拓扑结构。答：方案一，用 SiC 代替快回复二极管。经过计算得出，不少情况下，虽然 SiC 二极管比较贵，但从整体而言产品性价比更高，原因：开关损耗小，散热片小。 。 。方案二，用 synchronous boost、buck converter 代替。上臂的管子也用 mosfet。利用 mosfet 在Ugs 接电压的时候 ds 双向导通的特点（纯看上去一电阻） ，减小损耗，尤其在低电压驱动电路中，此结构可大大减少电路通态损耗。方案三，让管子工作在 discontinueous 的状态。方
6、案死，让管子工作在 continueous 状态，但是减小电感，增加电流的 ripple，使其最小值低于 0resonant pole，缺点是 mosfet 通态损耗变大。以上答案均为个人总结，如有差错，还请包涵。感想：此考试的专业并不是半导体制造工艺，而是很 general 的基础课程。50的电子方向学生都必须通过这门考试。我观察了国内论坛挺久，发现大多讨论话题都是比较偏向实际应用的。可是我感觉，如果没有对于一个系统有着真正本质的了解而只是浮在表面，作出来的系统很难工作在一个 optimal 的状况下。譬如选电感的时候，ripple factor 多大对于系统最优？电解采用哪种产品，它在“此” 电路中的寿命大约多少？mosfet 在此电路中的寿命大概是多少？确实，这些是很底层的东西，但是如果我们工程师不去掌握它，设计层面停留在“大约”的阶段，产品是很难和国外的相比的。
