電力晶體管(GTR),電力晶體管(GTR)是什么意思

電力晶體管(GTR),電力晶體管(GTR)是什么意思

電力晶體

電力晶體管管按英文GiantTransistor直譯為巨型晶體管，是一種耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管（BipolarJunctionTransistor—BJT），所以有時也稱為PowerBJT；其特性有：耐壓高，電流大，開關特性好，但驅(qū)動電路復雜，驅(qū)動功率大；GTR和普通雙極結(jié)型晶體管的工作原理是一樣的。

電力晶體管也稱巨型晶體管（GTR:Giant Transistor），GTR是一種電流控制的雙極雙結(jié)大功率、高反壓電力電子器件，具有自關斷能力,產(chǎn)生于本世紀70年代，其額定值已達1800V/800A/2kHz、1400v/600A/5kHz、600V/3A/100kHz。

???????? 電力晶體管模塊

它既具備晶體管飽和壓降低、開關時間短和安全工作區(qū)寬等固有特性，又增大了功率容量，因此，由它所組成的電路靈活、成熟、開關損耗小、開關時間短，在電源、電機控制、通用逆變器等中等容量、中等頻率的電路中應用廣泛。GTR的缺點是驅(qū)動電流較大、耐浪涌電流能力差、易受二次擊穿而損壞。在開關電源和UPS內(nèi)，GTR正逐步被功率MOSFET和IGBT所代替。它的符號如圖1,和普通的NPN晶體管一樣。

圖1 電力晶體管的符號

GTR的基本特性

（1）靜態(tài)特性

共發(fā)射極接法時的典型輸出特性：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。在電力電子電路中GTR工作在開關狀態(tài)，即工作在截止區(qū)或飽和區(qū)。在開關過程中，即在截止區(qū)和飽和區(qū)之間過渡時，要經(jīng)過放大區(qū)。

（2）動態(tài)特性

開通過程：

延遲時間td和上升時間tr，二者之和為開通時間tn。td主要是由發(fā)射結(jié)勢壘電容和集電結(jié)勢壘電容充電產(chǎn)生的。增大ib的幅值并增大dib/dt，可縮短延遲時間，同時可縮短上升時間，從而加快開通過程。

關斷過程：

儲存時間ts和下降時間tf，二者之和為關斷時間toff。ts是用來除去飽和導通時儲存在基區(qū)的載流子的，是關斷時間的主要部分。減小導通時的飽和深度以減小儲存的載流子，或者增大基極抽取負電流Ib2的幅值和負偏壓，可縮短儲存時間，從而加快關斷速度。

負面作用是會使集電極和發(fā)射極間的飽和導通壓降Uces增加，從而增大通態(tài)損耗。GTR的開關時間在幾微秒以內(nèi)，比晶閘管和GTO都短很多。

GTR的主要參數(shù)

GTR的主要參數(shù)有：電流放大倍數(shù)b、直流電流增益hFE、集射極間漏電流Iceo、集射極間飽和壓降Uces、開通時間ton和關斷時間toff。

此外還有：

最高工作電壓

GTR上電壓超過規(guī)定值時會發(fā)生擊穿。擊穿電壓不僅和晶體管本身特性有關，還與外電路接法有關：

BUcbo> BUcex> BUces> BUcer> Buceo

實際使用時，為確保安全，最高工作電壓要比BUceo低得多。

集電極最大允許電流IcM

通常規(guī)定為hFE下降到規(guī)定值的1/2~1/3時所對應的Ic。實際使用時要留有裕量，只能用到IcM的一半或稍多一點。

集電極最大耗散功率PcM

最高工作溫度下允許的耗散功率GTR的二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)。

1）一次擊穿

集電極電壓升高至擊穿電壓時，Ic迅速增大，出現(xiàn)雪崩擊穿。只要Ic不超過限度，GTR一般不會損壞，工作特性也不變。

2）二次擊穿

一次擊穿發(fā)生時Ic增大到某個臨界點時會突然急劇上升，并伴隨電壓的陡然下降。常常立即導致器件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變。

3）安全工作區(qū)（Safe Operating Area——SOA）

最高電壓UceM、集電極最大電流IcM、最大耗散功率PcM、二次擊穿臨界線限定。