电力晶体管GTR的开关特性详解

2021-10-05 03:13分类：电子元器件阅读：

　　电力工程晶体三极管gtr介绍

　　电力工程晶体三极管是一种双极型功率大的高原反应压晶体三极管，因为其输出功率特别大，因此，它又被称做为超大晶体三极管，通称GTR。GTR是由三层半导体器件2个PN结构成的，三层半导体器件的结构形式能够是PNP，还可以是NPN。大多数双极型输出功率晶体三极管是在重掺质的N 硅衬底上，用外延性生长发育法在N 上生长发育一层N飘移层，随后在飘移层上蔓延P基区，然后蔓延N 发射区，因之称之为三重蔓延。基极与发射极在一个平面图上制成叉指型以降低电流量集中化和提升元器件电流量解决工作能力。

　　GTR分成NPN型和PNP型两大类，又有单管系统GTR、达林顿管式GTR（钢丝网骨架）和GTR控制模块几类方式。

　　单管系统GTR饱和状态损耗VCES低，电源开关速率稍快，可是电流量增益值β小，电流量容积小，推动输出功率大，用以较小容积的整流电路。

　　达林顿管式GTR电流量增益值β值大，电流量容积大，推动功能损耗小，但饱和状态损耗VCES较高，关闭速率比较慢。和单管系统GTR一样，达林顿管式非模块化设计的GTR在当代整流电路中早就不太常见。运用较为普遍的或是GTR控制模块。它是将二只或4只、6只、乃至7只单管系统GTR或达林顿管式GTR的芯管封裝在一个列管式内，各自构成单桥臂、单相电桥、三相桥和带泄放管的三相桥方式，机壳绝缘层，有利于设计方案和安裝。

　　在整流电路中，GTR都运行在共发射极情况，其幅频特性曲线图就是指集电结电流量IC和工作电压VCE及其基极电流量IB中间的关联。

　　电力晶体管GTR的开关特性详解

　　电力工程晶体三极管gtr的主要参数

　　（1）引路阻隔工作电压UCEO：基极引路时，集电结一发射极间能承担的电流值。

　　（2）集电结较大不断电流量ICM：当基极正方向参考点时，集电结能注入的最大的电流量。

　　（3）电流量增益值hFE：集电结电流量与基极电流量的比率称之为电流量增益值，也叫电流量变大倍率或电流量传送比。

　　（4）集电结较大损耗输出功率PCM：指GTR在最大容许结温时需耗费的输出功率，它受结温限定，其尺寸由集电结工作标准电压和集电结电流量的相乘决策。

　　（5）启用時间ton：包含时间延迟td和增益值tr。

　　（6）关闭時间toff：包含储存時间ts和上升幅度tf。

　　电力工程晶体三极管特性

　　l、输出电压

　　能够选用脉冲宽度调制方法，故输出电压为幅度值相当于交流电压的强矩形脉冲。

　　2、载波通信頻率

　　因为电力工程晶体三极管的开启和关闭時间较长，故容许的载频頻率较低，绝大多数变频调速器的限制载波通信頻率约为1.2～1.5kHz上下。

　　3、电流量波型

　　由于载波通信頻率较低，故电流量的高次谐波成份很大。这种高次谐波电流量将在铁氧体磁芯中产生涡旋，并使铁氧体磁芯相互之间因造成磁场力而震动，并造成噪声。又由于载波通信頻率处在人耳能对响声比较脆弱的地区，故电机的电磁感应噪声较强。

　　4、輸出转距

　　由于电流量中高次谐波的成份很大，故在50Hz时，电机轴上的輸出扭矩与直流运作时对比，略微减少。

　　电力晶体管GTR的开关特性详解

　　电力工程晶体三极管gtr的特点及运用

　　GTR的性能曲线图分五个区。I区为截至区，IB=0，IC不大，为CE泄露电流。II区为线形变大区，当IB提升时，IC也追随IB线形提升。伴随着VCE再次减少，IC已沒有提高工作能力，这就进入了深层饱和状态区，即第IV区。这时候的VCE称之为GTR的饱合损耗，用VCES表明，它比GTO和VMOSFET要低。V区为穿透区，

　　当VCE提升到一定值时，即便 IB不提升，IC也会提升，这时候的VCE便是GTR的一次击穿电压。假如VCE再次提升，IC也提升，因为GTR具备负阻特点，当结温上升，IC更高。因为全部芯管的导电性不太可能肯定匀称，大的IC会造成集中化网络热点，进而产生雪崩击穿，IC剧增。此刻，即便减少VCE也于事无补，快速上升的热能不能散出，在很短期内（几微秒乃至几纳秒）便使GTR被永遠地烧毁。这就是GTR的二次穿透状况，它是GTR最致命性的缺点，也是限定GTR发展趋势和进一步应用推广的最重要的因素之一。

　　电力工程晶体三极管GTR大多数作输出功率电源开关应用，因此，规定它要有充足的容积（高电压、大电流量）、适度的增益值、较高的运行的速度和较低的电功率耗损等。但因为电力工程晶体三极管的电功率消耗大、工作中电流量大，因而它具有着例如基区大引入效用、基区拓展效用和发射极电流量集边效用等特性和难题。

　　基区大引入效用就是指基区中的极少数自由电子浓度值做到或超出夹杂浓度值时，元器件的引入高效率减少，极少数自由电子热扩散系数增大，身体极少数自由电子使用寿命降低，以至明显危害GTR的电流量增益值的状况。

　　基区拓展效用就是指在大电流量情况下合理基区变大的效用。元器件在小电流量模式工作中时的集电结总宽关键由基区夹杂浓度值决策，因而其增益值β值是确定的；但在大电流量情况下，因为基区中极少数自由电子很多提升导致集电结总宽收拢，因此，使合理基区变大。基区的拓展造成引入高效率减少，增益值β降低、特征频率减少。

　　发射极电流量集边效用也称之为基极电阻器自偏压效用，是因为在绝大多数状况下电流量情况下，基区的横着损耗促使发射极电流量分派不均衡所产生的。在这样的情形下，电流量的遍布较多地集中化在挨近基极的发射极附近上，造成电流量的部分集中化，从而造成部分超温。

　　因此，为了更好地消弱以上三种物理学作用的危害，务必结构类型采用合理的方法以确保合适功率大的使用的必须。