电力晶体管GRPPT课件
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电力晶体管PPT课件
第14页/共46页
2.3.3 GTO晶闸管的特性 1．阳极伏安特性 GTO晶闸管的阳极伏安特性与普通晶闸管相似。如
图2.8所示。
图2.8 GTO晶闸管的阳极伏安特性
第15页/共46页
2．GTO晶闸管的动态特性 图2.9给出了GTO晶闸管开通和关断过程中门极电流
和阳极电流的波形。
图2.9 GTO晶闸管的开通和关断过程电流波形
时所消耗的功率，它受结温限制，其大小由集电结 工作电压和集电极电流的乘积决定。 (5)开通时间ton。包括延迟时间td和上升时间tr。 (6)关断时间toff。包括存储时间ts和下降时间tf。
第19页/共46页
2.4.3 二次击穿现象 当集电极电压UCE逐渐增加到某一数值时，集电结的
反向电流IC急剧增加，出现击穿现象。首次出现的击 穿现象称为一次击穿，这种击穿是正常的雪崩击穿。 这一击穿可用外接串联电阻的方法加以控制，只要适 当限制晶体管的电流(或功耗)，流过集电结的反向电流 就不会太大，如果进入击穿区的时间不长，一般不会 引起GTR的特性变坏。但是，一次击穿后若继续增大 偏压UCE，而外接限流电阻又不变，反向电流IC将继续 增大，此时若GTR仍在工作，GTR将迅速出现大电流 ，并在极短的时间使器件内出现明显的电流集中和过 热点。电流急剧增长，此现象便称为二次击穿。一旦 发生二次击穿，轻者使GTR电压降低、特性变差，重 者使集电结和发射结熔通，使晶体管被永久性损坏。
2.1.1 结构与伏安特性 1．结构
电力二极管的内部结 构也是一个PN结，其 面积较大，电力二极管 引出两个极，分别称为 阳极A和阴极K。如图 2.1所示
第1极和阴极间的电压和流过管子的电流
之间的关系称为伏安特性，如图2.2所示。当从零逐渐 增大二极管的正向电压时，开始阳极电流很小，这
2.3.3 GTO晶闸管的特性 1．阳极伏安特性 GTO晶闸管的阳极伏安特性与普通晶闸管相似。如
图2.8所示。
图2.8 GTO晶闸管的阳极伏安特性
第15页/共46页
2．GTO晶闸管的动态特性 图2.9给出了GTO晶闸管开通和关断过程中门极电流
和阳极电流的波形。
图2.9 GTO晶闸管的开通和关断过程电流波形
时所消耗的功率，它受结温限制，其大小由集电结 工作电压和集电极电流的乘积决定。 (5)开通时间ton。包括延迟时间td和上升时间tr。 (6)关断时间toff。包括存储时间ts和下降时间tf。
第19页/共46页
2.4.3 二次击穿现象 当集电极电压UCE逐渐增加到某一数值时，集电结的
反向电流IC急剧增加，出现击穿现象。首次出现的击 穿现象称为一次击穿，这种击穿是正常的雪崩击穿。 这一击穿可用外接串联电阻的方法加以控制，只要适 当限制晶体管的电流(或功耗)，流过集电结的反向电流 就不会太大，如果进入击穿区的时间不长，一般不会 引起GTR的特性变坏。但是，一次击穿后若继续增大 偏压UCE，而外接限流电阻又不变，反向电流IC将继续 增大，此时若GTR仍在工作，GTR将迅速出现大电流 ，并在极短的时间使器件内出现明显的电流集中和过 热点。电流急剧增长，此现象便称为二次击穿。一旦 发生二次击穿，轻者使GTR电压降低、特性变差，重 者使集电结和发射结熔通，使晶体管被永久性损坏。
2.1.1 结构与伏安特性 1．结构
电力二极管的内部结 构也是一个PN结，其 面积较大，电力二极管 引出两个极，分别称为 阳极A和阴极K。如图 2.1所示
第1极和阴极间的电压和流过管子的电流
之间的关系称为伏安特性，如图2.2所示。当从零逐渐 增大二极管的正向电压时，开始阳极电流很小，这
晶体管简介ppt课件
接上页
由此可见,PN结的正向电阻很小,反向电 阻很大,这就是它的单向导电性.从这里可 以看出,PN结具有单向导电性的关键是它 的阻挡层的存在及其随外加电压而变化.
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
接上页
2:外加反向电压
外加电压正端接N区,负端接P区.在这种外 电场作用下,P区的空穴和N区的电子都将 进一步离开PN结,使阻挡层厚度加宽.
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
接上页
雪崩击穿和齐纳击穿（电击穿）过程是 可逆的，当加在稳压管两端的反向电压 降低后，管子仍可以恢复。但不能出现 热击穿。
热击穿：反向电流和反向电压的乘积不 超过PN结容许的耗散功率，超过了就会 因为热量散不出去而使PN结温度上升， 直到过热而烧毁。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
面接触型
面接触型二极管的 PN结用合金法或扩 散法做成的
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第章电力场效应晶体管PPT课件
缓二极管反向恢复时间。
2、结温的影响。
功率MOSFET的结温对CSOA没有直接影响，但是器件的电压和电流直接受结温 高低的影响。
3、线路引线电感的影响。
电路中的引线电感在二极管反向恢复过程会产生反电势，使器件承受很高的峰
值电压。二极管换向速度越快或引线电感越大，器件承受的峰值电压越高。过高的
电压使对器件CSOA的要求更加苛刻。为此，应尽量缩短电路引线，以便使引线电
a) 测试电路 b) 开关过程波形
降时间之和。
up—脉冲信号源，Rs—信号源内阻， RG—栅极电阻，
RL—负载电阻，RF—检测漏极电流
--
9
6.3
功率MOSFET的主要参数
1、静态参数
1) 通态电阻Ron
在确定的栅压UGS下，由可调电阻区进入饱和区时的直流电阻。
——它是影响最大输出功率的重要参数，在开关电路中决定了输出幅 度和自身损耗的大小。
61mosfet的结构和工作原理62功率mosfet的基本特性63功率mosfet的主要参数64功率mosfet的安全工作区65功率mosfet的栅极驱动电路功率场效应晶体管mosfet也分为结型和绝缘栅型类似小功率fieldeffecttransistorfet但通常主要指绝缘栅型中的mos型metaloxidesemiconductorfet简称功率mosfetpowermosfet结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管staticinductiontransistorsit功率场效应晶体管mosfet电流容量小耐压低一般只适用于功率不超过10kw的功率电子装置
器件在关断过程中承受很高的再加电压，即dUDS/dt 。
——器件的动态dUDS/dt耐量与本身的耐压水平密切相关。耐压越高， dUDS/dt的耐量越大。
晶体管解析PPT精品课件
是多数载流子，空穴是少数载流子，将这种半导体为
N 型半导体。
2021/3/1
12
P型半导体
空穴 价电子填补空位
Si
Si
Si
SSii
Si
Si
2021/3/1
在硅或锗的晶体中掺 入三价元素硼，在组成共 价键时将因缺少一个电子 而产生一个空位，相邻硅 原子的价电子很容易填补 这个空位，而在该原子中 便产生一个空穴，使空穴 的数量大大增加，成为多 数载流子，电子是少数载 流子，将这种半导体称为 P 型半导体。
用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上，形成 P 型半
导体区域和 N 型半导体区域，在这两个区域的交界处就形成
了一个特殊的薄层，称为 PN 结。
P区
PN 结
N区
2021/3/1
内电场方向 N区的电子向P区扩散并与空穴复合 18
PN结与二极管的单向导电性
用一定的工艺方法把P型和N型半导体紧密 地结合在一起，就会在其交界面处形成空间电 荷区叫PN结。
2021/3/1
22
全密封金属结构
塑料封装
2021/3/1
23
半波整流电路
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24
全波整流电路
2021/3/1
25
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26
桥式整流电路
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27
2021/3/1
28
2021/3/1
29
晶体三极管
2021/3/1
30
晶体三极管
在同一块半导体 中，通过不同的掺杂 方法制出两个PN结 （右图），就构成了 晶体三极管，或者叫 三极管。
13
二极管
2021/3/1
第1章--电力晶体管和晶闸管PPT课件
SCR饱和导通。
A
P1
N1 N1
P2
P2
N2
K a)
A
IA PNP
V1 G IG Ic1
Ic2 R
NPN V2
S
EG
IK
EA
K
b)
图1-4 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理
a) 双晶体管模型 b) 工作原理
〔具体描述〕如果IG(门极电流)注入V2基极，V2导通，产生IC2（ β2IG ）。它同时 为V1的基极电流，使V1导通，且IC1= β 1IC2,IC1加上IG进一步加大V2的基极电流， 从而形成强烈的正反馈，使V1V2很快进入完全饱和状态。此时SCR饱和导通，通
开路情况下，不使元件从断态到通态转换的最大 阳极电压上升率称为断态电压临界上升率。
5）通态电流临界上升率di／dt ：在规定条件下，
晶闸管在门极触发开通时所能承受不导致损坏的 通态电流最大上升率称为通态电流临界上升率。
.
27
六、晶闸管门极伏安特性及主要参数
1、门极伏安特性 指门极电压与电流的关系， 晶闸管的门极和阴极之间只 有一个PN结， 所以电压与 电流的关系和普通二极管的 伏安特性相似。门极伏安特 性曲线可通过实验画出，如 图1-6所示。
➢ SCR一旦导通，门极G将失去控制作用，即无论EG如何，均保持导通状态。SCR 导通后的管压降为1V左右，主电路中的电流I由R和RW以及EA的大小决定；
➢ 当UAK<0时，无论SCR原来是什么状态，都会使R熄灭，即此时SCR关断。其实， 在I逐渐降低（通过调整RW）至某一个小数值时，刚刚能够维持SCR导通。如果 继续降低I，则SCR同样会关断。该小电流称为SCR的维持电流。
为门极触发电流IGT，相应的门极电压称为门极触 发电压UGT。
A
P1
N1 N1
P2
P2
N2
K a)
A
IA PNP
V1 G IG Ic1
Ic2 R
NPN V2
S
EG
IK
EA
K
b)
图1-4 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理
a) 双晶体管模型 b) 工作原理
〔具体描述〕如果IG(门极电流)注入V2基极，V2导通，产生IC2（ β2IG ）。它同时 为V1的基极电流，使V1导通，且IC1= β 1IC2,IC1加上IG进一步加大V2的基极电流， 从而形成强烈的正反馈，使V1V2很快进入完全饱和状态。此时SCR饱和导通，通
开路情况下，不使元件从断态到通态转换的最大 阳极电压上升率称为断态电压临界上升率。
5）通态电流临界上升率di／dt ：在规定条件下，
晶闸管在门极触发开通时所能承受不导致损坏的 通态电流最大上升率称为通态电流临界上升率。
.
27
六、晶闸管门极伏安特性及主要参数
1、门极伏安特性 指门极电压与电流的关系， 晶闸管的门极和阴极之间只 有一个PN结， 所以电压与 电流的关系和普通二极管的 伏安特性相似。门极伏安特 性曲线可通过实验画出，如 图1-6所示。
➢ SCR一旦导通，门极G将失去控制作用，即无论EG如何，均保持导通状态。SCR 导通后的管压降为1V左右，主电路中的电流I由R和RW以及EA的大小决定；
➢ 当UAK<0时，无论SCR原来是什么状态，都会使R熄灭，即此时SCR关断。其实， 在I逐渐降低（通过调整RW）至某一个小数值时，刚刚能够维持SCR导通。如果 继续降低I，则SCR同样会关断。该小电流称为SCR的维持电流。
为门极触发电流IGT，相应的门极电压称为门极触 发电压UGT。
功率场效应晶体管 绝缘栅双极型晶体管 ppt课件
漏极电流ID和栅源间电压 UGS的关系称为MOSFET的 转移特性。
ID/A
50
40
30
20 △ID
10
△UGS
0
2 UT 4 6 8
UGS/V
ID较大〔小〕时，ID与UGS 图1-20 功率MOSFET的转移特性 的关系近似〔非〕线性，曲 线的斜率〔微变量之比〕定
1.5.2 P-MOSFET的根本特性
对于VDMOS，其驱动电路非常简单，但在 高速开关驱动时或在并联运转时，可在其 驱动电路的输出级上接入射极跟随器，并 尽能够地减小输出电阻，以缩短它的开通 和关断时间。假设在驱动信号上做到阻断 时栅源电压小于零，就能进一步缩短关断 时间。
1.6 绝缘栅双极晶体管—全控型
1.6.1 IGBT的构造与任务原理 1.6.2 IGBT的根本特性 1.6.3 IGBT的主要参数 1.6.4 IGBT的擎住效应和平安任务区 1.6.5 IGBT的栅极驱动电路
1.5.2 P-MOSFET的根本特性
2) 动态特性
开经过程
U p ， C in 充 电 ， U G S U T 时 ， 导 电 沟 道 ， iD iD 预 夹 断 ， C in 仍 充 电 ， U G S 稳 定 ， iD 不 变
开通延迟时间td(on)
+UE
up
上升时间tr
RL
O
t
开 通 时 间 ton—— 开 通 延迟时间与上升时间 之和
P沟道 b)
D
G S N 沟道
b)
图1-19 功率MOSFET的构造和电气图形符号
D
S P 沟道
是单极型、全控型晶体管。 导电机理与小功率MOS管一样，但构造上有较大区别。 采用多元集成构造，不同的消费厂家采用了不同设计。
ID/A
50
40
30
20 △ID
10
△UGS
0
2 UT 4 6 8
UGS/V
ID较大〔小〕时，ID与UGS 图1-20 功率MOSFET的转移特性 的关系近似〔非〕线性，曲 线的斜率〔微变量之比〕定
1.5.2 P-MOSFET的根本特性
对于VDMOS，其驱动电路非常简单，但在 高速开关驱动时或在并联运转时，可在其 驱动电路的输出级上接入射极跟随器，并 尽能够地减小输出电阻，以缩短它的开通 和关断时间。假设在驱动信号上做到阻断 时栅源电压小于零，就能进一步缩短关断 时间。
1.6 绝缘栅双极晶体管—全控型
1.6.1 IGBT的构造与任务原理 1.6.2 IGBT的根本特性 1.6.3 IGBT的主要参数 1.6.4 IGBT的擎住效应和平安任务区 1.6.5 IGBT的栅极驱动电路
1.5.2 P-MOSFET的根本特性
2) 动态特性
开经过程
U p ， C in 充 电 ， U G S U T 时 ， 导 电 沟 道 ， iD iD 预 夹 断 ， C in 仍 充 电 ， U G S 稳 定 ， iD 不 变
开通延迟时间td(on)
+UE
up
上升时间tr
RL
O
t
开 通 时 间 ton—— 开 通 延迟时间与上升时间 之和
P沟道 b)
D
G S N 沟道
b)
图1-19 功率MOSFET的构造和电气图形符号
D
S P 沟道
是单极型、全控型晶体管。 导电机理与小功率MOS管一样，但构造上有较大区别。 采用多元集成构造，不同的消费厂家采用了不同设计。
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工作温度 。
1. 9
5.4
GTR的驱动电路
1. GTR对基极驱动电路的基本要求
GTR的基极驱动电路可分为直接驱动和隔离驱动两种方式。
直接驱动方式是指驱动电路与主电路之间直接连接。 隔离驱动方式则是指驱动控制电路与主电路间没有电的联系， 驱动信号是通过隔离元件间传送的。
相比较而言，隔离驱动方式由于具有一定的抗干扰能 力，安全性高，在实际中应用较多。
饱和区
Ic 放大区
ib3 ib2
ib1 ib1<ib2<ib3
截止区 O
Uce
图5.2 共发射极图接1-1法6 时GTR的输出特性
1. 5
5.2
GTR的基本特性
(2) 动态特性
开通过程
ib
Ib1
9 0 %Ib 1
• 延迟时间td和上升时间tr， 二者之和为开通时间ton。
1 0 %Ib 1 0
t Ib2
• 增大ib的幅值并增大dib/dt，
ic 9 0 %Ics
可缩短延迟时间，同时可缩
ton
td tr
Ics
to ff
ts
tf
短上升时间，从而加快开通 过程 。
1 0 %Ics 0
t0 t1 t2
t3
t4 t5
t
图5.3 GTR的开通图和1-1关7 断过程电流波形
1. 6
5.2
GTR的基本特性
ic=ibie=(1+ib
a)
b)
c)
图5.1 GTR的结构、电气图图1-1形5 符号和内部载流子的流动
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
与普通的晶体管基本原理是一样的。 主要特性是耐压高、电流大、开关特性好。 通常采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构。 采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成 。
1. 3
5.1
GTR的结构和工作原理
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
ic
——GTR的电流i放b 大系数，反映了基极电流对集电极电流
的控制能力
当关系考为虑到集电极和发ic=射极ib间+的Ice漏R 电流IceR时，ic和ib的
产作品情说况明下书集中电通极常电给流直与流基电极流电增流益之h比FE— 。一—般在可直认流为工 hFE 。
单管GTR的 值比小功率的晶体管小得多，通常为10
左右，采用达林顿接法可有效增大电流增益。
1. 4
5.2
GTR的基本特性
(1) 静态特性
共发射极接法时的典型 输出特性：截止区、放 大区和饱和区。
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，要经过放大区
• 在电力电子技术的范围内，GTR与BJT这两个名称 等效。
应用
• 20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸 管，但目前又大多被IGBT和电力MRSFET取代。
1. 2
5.1
GTR的结构和工作原理
基极b 发射极c 基极b
P+
N+
P+
P基区
N漂移区
N+衬底
c b
e
集电极c
空穴流 ib
Eb
1. 10
5.4
GTR的驱动电路
通常，GTR驱动电路应满足以下基本要求：
1）控制开通GTR时，驱动电流前沿要陡（小于1 s），
并有一定的过冲电流，以缩短开通时间，减小开通损耗。 2）GTR导通后，应相应减小驱动电流，使GTR处于准饱
和导通状态，且使之不进入放大区和深饱和区，以降低 驱动功率，缩短储存时间。 3）GTR关断时，应迅速加上足够大的反向基极电流，迅速 抽取基区的剩余载流子，确保GTR快速关断，并减小关 断损耗。 5）GTR的驱动电路要具有自动保护功能，以便在故障状态
关断过程
• 储存时间ts和下降时间tf，二者之
ib
Ib1
和为关断时间toff 。
9 0 %Ib 1
• ts是用来除去饱和导通时储存在基 区的载流子的，是关断时间的主要 部分。
1 0 %Ib 1 0
t Ib2
• 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，可缩短储存 时间，从而加快关断速度。
下能快速自动切除基极驱动信号，避免GTR遭至损坏。1. 11
5.4
GTR的驱动电路
理想的GTR基极驱动电流波形如图5.5所示。
I b1 其中 是GTR的基极电流 初始值，Ib2是GTR导通后
并恰好运行于准饱和状态
I 时的正向电流值，
b3是当
GTR在关断时所需施加的、
足够大的基极反向电流值。
i
b
I bm
1. 8
5.3
GTR的主要参数
2) 集电极最大允许电流IcM
通常规定为hFE下降到规定值的1/2~1/3时所对应的Ic 实际使用时要留有裕量，只能用到IcM的一半或稍多一点。
3) 集电极最大耗散功率PcM
最高工作温度下允许的耗散功率
产品说明书中给PcM时同时给出壳温TC，间接表示了最高
1. 7
5.3
GTR的主要参数
前已述及：电流放大倍数、直流电流增益hFE、集 射极间漏电流IceR、集射极间饱和压降Uces、开通时间tRn 和关断时间tRff (此外还有)：
1) 最高工作电压
GTR上电压超过规定值时会发生击穿
击穿电压不仅和晶体管本身特性有关，还与外电路接法有关。
实际使用时，为确保安全，最高工作电压要比UceR低得多。
ic 9 0 %Ics
ton
td tr
Ics
toff
ts
tf
• 负面作用是会使集电极和发射极间
1 0 %Ics
的饱和导通压降Uces增加，从而增
0
t0 t1 t2
t3
t4 t5
t
大通态损耗。
• GTR的开关时间在几微秒以内，比 图5.3 GTR的开通图和1-关17断过程电流波形
晶闸管和GTO都短很多 。
I b2
0
I b3
t
图5.4 理想的基极驱动电流波形
1. 12
5.4
GTR的驱动电路
2、贝克钳位电路.
第5章
电力晶体管（GTR）
5.1 GTR的结构和工作原理 5.2 GTR的基本特性 5.3 GTR的主要参数 5.4 GTR的驱动
1. 1
5.1
GTR的结构和工作原理
术语用法：
• 电力晶体管（Giant TransistRr——GTR，直译为 巨型晶体管）
• 耐 高 电 压 、 大 电 流 的 晶 体 管 （ BipRlar JunctiRn TransistRr——BJT ） ， 英 文 有 时 候 也 称 为 PRwer BJT。
1. 9
5.4
GTR的驱动电路
1. GTR对基极驱动电路的基本要求
GTR的基极驱动电路可分为直接驱动和隔离驱动两种方式。
直接驱动方式是指驱动电路与主电路之间直接连接。 隔离驱动方式则是指驱动控制电路与主电路间没有电的联系， 驱动信号是通过隔离元件间传送的。
相比较而言，隔离驱动方式由于具有一定的抗干扰能 力，安全性高，在实际中应用较多。
饱和区
Ic 放大区
ib3 ib2
ib1 ib1<ib2<ib3
截止区 O
Uce
图5.2 共发射极图接1-1法6 时GTR的输出特性
1. 5
5.2
GTR的基本特性
(2) 动态特性
开通过程
ib
Ib1
9 0 %Ib 1
• 延迟时间td和上升时间tr， 二者之和为开通时间ton。
1 0 %Ib 1 0
t Ib2
• 增大ib的幅值并增大dib/dt，
ic 9 0 %Ics
可缩短延迟时间，同时可缩
ton
td tr
Ics
to ff
ts
tf
短上升时间，从而加快开通 过程 。
1 0 %Ics 0
t0 t1 t2
t3
t4 t5
t
图5.3 GTR的开通图和1-1关7 断过程电流波形
1. 6
5.2
GTR的基本特性
ic=ibie=(1+ib
a)
b)
c)
图5.1 GTR的结构、电气图图1-1形5 符号和内部载流子的流动
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
与普通的晶体管基本原理是一样的。 主要特性是耐压高、电流大、开关特性好。 通常采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构。 采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成 。
1. 3
5.1
GTR的结构和工作原理
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
ic
——GTR的电流i放b 大系数，反映了基极电流对集电极电流
的控制能力
当关系考为虑到集电极和发ic=射极ib间+的Ice漏R 电流IceR时，ic和ib的
产作品情说况明下书集中电通极常电给流直与流基电极流电增流益之h比FE— 。一—般在可直认流为工 hFE 。
单管GTR的 值比小功率的晶体管小得多，通常为10
左右，采用达林顿接法可有效增大电流增益。
1. 4
5.2
GTR的基本特性
(1) 静态特性
共发射极接法时的典型 输出特性：截止区、放 大区和饱和区。
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，要经过放大区
• 在电力电子技术的范围内，GTR与BJT这两个名称 等效。
应用
• 20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸 管，但目前又大多被IGBT和电力MRSFET取代。
1. 2
5.1
GTR的结构和工作原理
基极b 发射极c 基极b
P+
N+
P+
P基区
N漂移区
N+衬底
c b
e
集电极c
空穴流 ib
Eb
1. 10
5.4
GTR的驱动电路
通常，GTR驱动电路应满足以下基本要求：
1）控制开通GTR时，驱动电流前沿要陡（小于1 s），
并有一定的过冲电流，以缩短开通时间，减小开通损耗。 2）GTR导通后，应相应减小驱动电流，使GTR处于准饱
和导通状态，且使之不进入放大区和深饱和区，以降低 驱动功率，缩短储存时间。 3）GTR关断时，应迅速加上足够大的反向基极电流，迅速 抽取基区的剩余载流子，确保GTR快速关断，并减小关 断损耗。 5）GTR的驱动电路要具有自动保护功能，以便在故障状态
关断过程
• 储存时间ts和下降时间tf，二者之
ib
Ib1
和为关断时间toff 。
9 0 %Ib 1
• ts是用来除去饱和导通时储存在基 区的载流子的，是关断时间的主要 部分。
1 0 %Ib 1 0
t Ib2
• 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，可缩短储存 时间，从而加快关断速度。
下能快速自动切除基极驱动信号，避免GTR遭至损坏。1. 11
5.4
GTR的驱动电路
理想的GTR基极驱动电流波形如图5.5所示。
I b1 其中 是GTR的基极电流 初始值，Ib2是GTR导通后
并恰好运行于准饱和状态
I 时的正向电流值，
b3是当
GTR在关断时所需施加的、
足够大的基极反向电流值。
i
b
I bm
1. 8
5.3
GTR的主要参数
2) 集电极最大允许电流IcM
通常规定为hFE下降到规定值的1/2~1/3时所对应的Ic 实际使用时要留有裕量，只能用到IcM的一半或稍多一点。
3) 集电极最大耗散功率PcM
最高工作温度下允许的耗散功率
产品说明书中给PcM时同时给出壳温TC，间接表示了最高
1. 7
5.3
GTR的主要参数
前已述及：电流放大倍数、直流电流增益hFE、集 射极间漏电流IceR、集射极间饱和压降Uces、开通时间tRn 和关断时间tRff (此外还有)：
1) 最高工作电压
GTR上电压超过规定值时会发生击穿
击穿电压不仅和晶体管本身特性有关，还与外电路接法有关。
实际使用时，为确保安全，最高工作电压要比UceR低得多。
ic 9 0 %Ics
ton
td tr
Ics
toff
ts
tf
• 负面作用是会使集电极和发射极间
1 0 %Ics
的饱和导通压降Uces增加，从而增
0
t0 t1 t2
t3
t4 t5
t
大通态损耗。
• GTR的开关时间在几微秒以内，比 图5.3 GTR的开通图和1-关17断过程电流波形
晶闸管和GTO都短很多 。
I b2
0
I b3
t
图5.4 理想的基极驱动电流波形
1. 12
5.4
GTR的驱动电路
2、贝克钳位电路.
第5章
电力晶体管（GTR）
5.1 GTR的结构和工作原理 5.2 GTR的基本特性 5.3 GTR的主要参数 5.4 GTR的驱动
1. 1
5.1
GTR的结构和工作原理
术语用法：
• 电力晶体管（Giant TransistRr——GTR，直译为 巨型晶体管）
• 耐 高 电 压 、 大 电 流 的 晶 体 管 （ BipRlar JunctiRn TransistRr——BJT ） ， 英 文 有 时 候 也 称 为 PRwer BJT。