電力晶體管

電力晶體管

簡介

GTR是一種電流控制的雙極雙結大功率、高反壓電力電子器件，具有自關斷能力,産生于上個世紀70年代，其額定值已達1800V/800A/2kHz、1400v/600A/5kHz、600V/3A/100kHz。它既具備晶體管飽和壓降低、開關時間短和安全工作區寬等固有特性，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的缺點是驅動電流較大、耐浪湧電流能力差、易受二次擊穿而損壞。在開關電源和UPS内，GTR正逐步被功率MOSFET和IGBT所代替。它的符号如圖1,和普通的NPN晶體管一樣。

結構

電力晶體管(GiantTransistor)簡稱GTR又稱BJT(BipolarJunctionTransistor)，GTR和BJT這兩個名稱是等效的，結構和工作原理都和小功率晶體管非常相似。GTR由三層半導體、兩個PN結組成。和小功率三極管一樣，有PNP和NPN兩種類型，GTR通常多用NPN結構。

原理

在電力電子技術中，GTR主要工作在開關狀态。GTR通常工作在正偏(Ib>0)時大電流導通;反偏(Ib<0=時處于截止狀态。因此，給GTR的基極施加幅度足夠大的脈沖驅動信号，它将工作于導通和截止的開關狀态。

分類

目前常用的電力晶體管的單管、達林頓管和模塊這3種類型。

1、單管電力晶體管

NPN三重擴散台面型結構是單管電力晶體管的典型結構，這種結構可靠性高，能改善器件的二次擊穿特性，易于提高耐壓能力，并易于散出内部熱量。

2、達林頓電力晶體管

達林頓結構的電力晶體管是由2個或多個晶體管複合而成，可以是PNP型也可以是NPN型，其性質取決于驅動管，它與普通複合三極管相似。達林頓結構的電力晶體管電流放大倍數很大，可以達到幾十至幾千倍。雖然達林頓結構大大提高了電流放大倍數，但其飽和管壓降卻增加了，增大了導通損耗，同時降低了管子的工作速度。

3、電力晶體管模塊

目前作為大功率的開關應用還是電力晶體管模塊，它是将電力晶體管管芯及為了改善性能的1個元件組裝成1個單元，然後根據不同的用途将幾個單元電路構成模塊，集成在同一矽片上。這樣，大大提高了器件的集成度、工作的可靠性和性能/價格比，同時也實現了小型輕量化。目前生産的電力晶體管模塊，可将多達6個相互絕緣的單元電路制在同一個模塊内，便于組成三相橋電路。