电力晶体管GTR

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

电力晶体管GTR_第1张图片

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

电力晶体管GTR_第2张图片

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

    \large \beta称为GTR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,icib的关系为

单管GTR的\large \beta 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。

电力晶体管GTR_第3张图片

共发射极接法时GTR的输出特性

GTR的基本特性

    ◆静态特性

        共发射极接法时的典型输出特性分为截止区大区饱和区三个区域。

        ☞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

电力晶体管GTR_第4张图片

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。

 

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