■电力晶体管(Giant Transistor——GTR)按英文直译为巨型晶体管,是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor——BJT)
■GTR的结构和工作原理
◆与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的。
◆最主要的特性是耐压高、电流大、开关特性好。
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
◆ GTR的结构
☞采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构,并采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成。
☞ GTR是由三层半导体(分别引出集电极、基极和发射极)形成的两个PN结(集电结和发射结)构成,多采用NPN结构
内部载流子的流动
☞在应用中,GTR一般采用共发射极接法。集电极电流ic与基极电流ib之比为
称为GTR的电流放大系数,它反映了基极电流对集电极电流的控制能力。当考虑到集电极和发射极间的漏电流Iceo时,ic和ib的关系为
☞单管GTR的 值比处理信息用的小功率晶体管小得多,通常为10左右,采用达林顿接法可以有效地增大电流增益。
共发射极接法时GTR的输出特性
■GTR的基本特性
◆静态特性
☞在共发射极接法时的典型输出特性分为截止区、放大区和饱和区三个区域。
☞在电力电子电路中,GTR工作在开关状态,即工作在截止区或饱和区。
☞在开关过程中,即在截止区和饱和区之间过渡时,一般要经过放大区。
◆动态特性
☞开通过程
√需要经过延迟时间td和上升时间tr,二者之和为开通时间ton。
√增大基极驱动电流ib的幅值并增大dib/dt,可以缩短延迟时间,同时也可以缩短上升时间,从而加快开通过程。
☞关断过程
√需要经过储存时间ts和下降时间tf,二者之和为关断时间toff。
√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,可以缩短储存时间,从而加快关断速度。
☞GTR的开关时间在几微秒以内,比晶闸管和GTO都短很多。