文档介绍：电力电子技术电力晶体管电力电子技术电力电子技术电力晶体管?GTR概述? GTR的结构和工作原理? GTR的基本特性? GTR的主要参数? GTR的二次击穿现象与安全工作区电力电子技术电力晶体管■GTR概述电力晶体管GTR(Giant Transistor),又称为巨型晶体管,电力双极型晶体管,是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管(BJT),因此也称为Power BJT,属于全控型器件。GTR基本结构有NPN和PNP两种,而在电力电子电路中主要采用NPN。 20世纪80年代以来,在中、小功率范围内的斩波控制和变频控制领域逐步取代了晶闸管,但由于其存在的二次击穿和驱动功率较大等缺点,目前又大多被IGBT和电力MOSFET取代。电力电子技术电力晶体管与普通的双极结型晶体管基本原理相同。主要特性:耐压高、电流大、开关特性好。结构:采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构。采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成。?GTR的结构和工作原理图1-1 GTR的结构、电气图形符号和内部载流子的流动 a) 内部结构断面示意图 b) 电气图形符号 c) 内部载流子的流动电力电子技术电力晶体管集电极电流ic与基极电流ib之比为: (1-1) 式中:?——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。考虑漏电流Iceo时,Ic和I b的关系为ic=?ib +Iceo(1-2)单管GTR的?值比小功率的晶体管小得多,通常为10左右,采用达林顿接法可有效增大电流增益。bcii??空穴流电子流EbEcibic=?ibie=(1+???ibGTR的结构和工作原理电力电子技术电力晶体管(1)静态特性1. 共发射极接法时的晶体管典型输出特性:截止区、放大区和饱和区。2. 在电力电子电路中GTR工作在开关状态。在开关过程中,即在截止区(断开)和饱和区(闭合)之间过渡时,要经过放大区。截止区放大区饱和区OIcib3ib2ib1ib1<ib2<ib3Uceo图1-3 共发射极接法时GTR的输出特性GTR的基本特性电力电子技术电力晶体管开通过程:施加正脉冲电开通时间ton : td + tr 加快开通过程的办法:td主要是由发射结势垒电容和集电结势垒电容充电产生的。增大ib的幅值并增大dib/dt,可缩短延迟时间,同时可缩短上升时间,从而加快开通过程。ibIb1Ib2Icsic0090%Ib110%Ib190%Ics10%Icst0t1t2t3t4t5tttofftstftontrtd图1-4 GTR的开通和关断过程电流波形(2)动态特性电力电子技术电力晶体管关断过程:施加负脉冲电流关断时间toff:ts+t加快关断速度的办法:减小导通时的饱和深度以减小储存的载流子,或者增大基极抽取负电流Ib2的幅值和负偏压,可缩短储存时间,从而加快关断速度。负面作用是会使集电极和发射极间的饱和导通压降Uces增加,从而增大通态损耗。GTR的开关时间在几微秒以内,比晶闸管和GTO都短很多。ts是用来除去饱和导通时储存在基区的载流子的,是关断时间的主要部分。(2)动态特性电力电子技术电力晶体管(1)最高工作电压GTR上电压超过规定值时会发生击穿。击穿电压不仅和晶体管本身特性有关,还与外电路接法有关。BUcbo> BUcex> BUces> BUcer> BUceo实际使用时,最高工作电压要比BUceo低得多。:通常规定为hFE下降到规定值的1/2—1/3时所对应的Ic 。注意:实际使用时要留有裕量,只能用到IcM的一半或稍多一点。 :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。