半导体器件：电力晶体管是甚么？特色道理阐发-KIA MOS管

电力晶体管

电力晶体管按英文Giant Transistor——GTR，是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor—BJT），以是偶然也称为Power BJT；但其驱动电路庞杂，驱动功率大；GTR和通俗双极结型晶体管的任务道理是一样的。

GTR是一种电流节制的双极双结大功率、高反压电力电子器件，具有自关断才能,产生于上个世纪70年月，其额外值已达1800V/800A/2kHz、1400v/600A/5kHz、600V/3A/100kHz。

它既具有晶体管饱和压降落、开关时候短和宁静任务区宽等固有特点，又增大了功率容量，是以，由它所构成的电路矫捷、成熟、开关消耗小、开关时候短，在电源、机电节制、通用逆变器等中等容量、中等频次的电路中利用普遍。

GTR的错误谬误是驱动电流较大、耐浪涌电流才能差、易受二次击穿而破坏。在开关电源和UPS内，GTR正慢慢被功率MOSFET和IGBT所取代。它的标记,和通俗的NPN晶体管一样。

电力晶体管布局

电力晶体管(Giant Transistor)简称GTR又称BJT（Bipolar Junction Transistor），GTR和BJT这两个称号是等效的，布局和任务道理都和小功率晶体管很是类似。

GTR由三层半导体、两个PN布局成。和小功率三极管一样，有PNP和NPN两种范例，GTR凡是多用NPN布局。

任务道理

在电力电子手艺中，GTR首要任务在开关状况。GTR凡是任务在正偏(Ib>;0)时大电流导通；反偏(Ib<0=时处于停止状况。是以，给GTR的基极施加幅度充足大的脉冲驱动旌旗灯号，它将任务于导通和停止的开关状况。

特色

1.输入电压

能够接纳脉宽调制体例，故输入电压为幅值即是直流电压的强脉冲序列。

2.载波频次

由于电力晶体管的守旧和关断时候较长，故许可的载波频次较低，大局部变频器的下限载波频次约为1.2～1.5kHz摆布。

3.电流波形

由于载波频次较低，故电流的高次谐波成份较大。这些高次谐波电流将在硅钢片中构成涡流，并使硅钢片彼此间因产生电磁力而振动，并产生乐音。又由于载波频次处于人耳对声响较为敏感的地区，故电念头的电磁乐音较强。

4.输入转矩

由于电流中高次谐波的成份较大，故在50Hz时，电念头轴上的输入转矩与工频运转时比拟，略有减小。

根基特点

(1)静态特点

共发射极接法时可分为三个任务区：

① 停止区。在停止区内，iB≤0，uBE≤0，uBC<0，集电极只需泄电流流过。

② 缩小区。iB >0，uBE>0，uBC<0，iC =βiB。

③ 饱和区。iB >Ics/β，uBE>0，uBC>0，iCS是集电极饱和电流，其值由外电路决议。

论断：两个PN结都为正向偏置是饱和的特点。饱和时，集电极、发射极间的管压降uCE很小，相称于开关接通，这时候虽然电流很大，但消耗并不大。

GTR刚进入饱和时为临界饱和，如iB持续增添，则为过饱和，用作开关时，应任务在深度饱和状况，这有益于降落uCE和减小导通时的消耗。

(2)静态特点

GTR共发射极接法的输入特点

图1GTR开关特点

GTR在关断时泄电流很小，导通时饱和压降很小。是以，GTR在导通和关断状况下消耗都很小，但在关断和导通的转换进程中，电流和电压都较大，以是开关进程中消耗也较大。

当开关频次较高时，开关消耗是总消耗的首要局部。是以，延长守旧和关断时候对降落消耗、进步效力和进步运转靠得住性很成心义。

首要参数

(1)最高任务电压

(2)集电极最大许可电流ICM

(3)集电极最大许可耗散功率PCM

(4)最高任务结温TJM

二次击穿和宁静任务区

(1)二次击穿

二次击穿是影响GTR宁静靠得住任务的一个主要身分。当GTR的集电极电压降低至击穿电压时，集电极电流敏捷增大，这类起首呈现的击穿是雪崩击穿，被称为一次击穿。

呈现一次击穿后，只需Ic不跨越与最大运转耗散功率绝对应的限定，GTR普通不会破坏，任务特点也不会有甚么变更。

可是现实利用中常常发明一次击穿产生时如不有用地限定电流，Ic增大到某个临界点时会俄然急剧回升，同时伴跟着电压的俄然降落，这类景象称为二次击穿。

避免二次击穿的方法是：①应使现实利用的任务电压比反向击穿电压低良多。②必须有电压电流缓冲掩护办法。

(2)宁静任务区

图2 GTR宁静任务区

以直流极限参数ICM、PCM、UCEM构成的任务区为一次击穿任务区，以USB (二次击穿电压)与ISB (二次击穿电流)构成的PSB (二次击穿功率)是一个不等功率曲线。

为了避免二次击穿，要选用充足大功率的GTR，现实利用的最高电压凡是比GTR的极限电压低良多。

图3 GTR基极驱动电流波形

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