GTR的主要參數(shù)與基本特性

電力晶體管也叫電力雙極型晶體管（GTR）是一種耐高壓、能承受大電流的雙極晶體管，也稱為BJT，它與晶閘管不同，具有線性放大特性，但在電力電子應(yīng)用中卻工作在開關(guān)狀態(tài)，從而減小功耗。GTR可通過(guò)基極控制其開通和關(guān)斷，是典型的自關(guān)斷器件。

GTR的主要參數(shù)

1.電流放大倍數(shù)

、直流電流增益hFE、集電極與發(fā)射極間漏電流Iceo、集電極和發(fā)射極間飽和壓降Uces、開通時(shí)間ton和關(guān)斷時(shí)間toff

2.最高工作電壓

GTR上所加的電壓超過(guò)規(guī)定值時(shí)，就會(huì)發(fā)生擊穿。

擊穿電壓不僅和晶體管本身的特性有關(guān)，還與外電路的接法有關(guān)。

發(fā)射極開路時(shí)集電極和基極間的反向擊穿電壓BUcbo

基極開路時(shí)集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓BUceo

發(fā)射極與基極間用電阻聯(lián)接或短路聯(lián)接時(shí)集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓BUcer和BUces

發(fā)射結(jié)反向偏置時(shí)集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓BUcex

且存在以下關(guān)系：

實(shí)際使用GTR時(shí)，為了確保安全，最高工作電壓要比BUceo低得多。

3.集電極最大允許電流IcM

規(guī)定直流電流放大系數(shù)hFE下降到規(guī)定的1/2~1/3時(shí)所對(duì)應(yīng)的Ic。

實(shí)際使用時(shí)要留有較大裕量，只能用到IcM的一半或稍多一點(diǎn)。

4.集電極最大耗散功率PcM

指在最高工作溫度下允許的耗散功率。

產(chǎn)品說(shuō)明書中在給出PcM時(shí)總是同時(shí)給出殼溫TC，間接表示了最高工作溫度。

GTR的二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)

1.當(dāng)GTR的集電極電壓升高至擊穿電壓時(shí)，集電極電流迅速增大，這種首先出現(xiàn)的擊穿是雪崩擊穿，被稱為一次擊穿。

2.發(fā)現(xiàn)一次擊穿發(fā)生時(shí)如不有效地限制電流，Ic增大到某個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)會(huì)突然急劇上升，同時(shí)伴隨著電壓的陡然下降，這種現(xiàn)象稱為二次擊穿。

3.出現(xiàn)一次擊穿后，GTR一般不會(huì)損壞，二次擊穿常常立即導(dǎo)致器件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變，因而對(duì)GTR危害極大。

4.安全工作區(qū)（Safe Operating Area——SOA）

將不同基極電流下二次擊穿的臨界點(diǎn)連接起來(lái)，就構(gòu)成了二次擊穿臨界線。

GTR工作時(shí)不僅不能超過(guò)最高電壓UceM，集電極最大電流IcM和最大耗散功率PcM，也不能超過(guò)二次擊穿臨界線。

GTR的安全工作區(qū)

GTR的基本特性

（1）靜態(tài)特性

1.在共發(fā)射極接法時(shí)的典型輸出特性分為截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)三個(gè)區(qū)域。

2.在電力電子電路中，GTR工作在開關(guān)狀態(tài)，即工作在截止區(qū)或飽和區(qū)。

3.在開關(guān)過(guò)程中，即在截止區(qū)和飽和區(qū)之間過(guò)渡時(shí)，一般要經(jīng)過(guò)放大區(qū)。

共發(fā)射極接法時(shí)GTR的輸出特性

（2）動(dòng)態(tài)特性

1.開通過(guò)程

需要經(jīng)過(guò)延遲時(shí)間td和上升時(shí)間tr，二者之和為開通時(shí)間ton。

增大基極驅(qū)動(dòng)電流ib的幅值并增大dib/dt，可以縮短延遲時(shí)間，同時(shí)也可以縮短上升時(shí)間，從而加快開通過(guò)程。

2.關(guān)斷過(guò)程

需要經(jīng)過(guò)儲(chǔ)存時(shí)間ts和下降時(shí)間tf，二者之和為關(guān)斷時(shí)間toff。

減小導(dǎo)通時(shí)的飽和深度以減小儲(chǔ)存的載流子，或者增大基極抽取負(fù)電流Ib2的幅值和負(fù)偏壓，可以縮短儲(chǔ)存時(shí)間，從而加快關(guān)斷速度。

3.GTR的開關(guān)時(shí)間在幾微秒以內(nèi)，比晶閘管和GTO都短很多。

GTR的開通和關(guān)斷過(guò)程電流波形