如何防止開關(guān)晶體管的損壞

工作于開關(guān)狀態(tài)的晶體管由于電流變化率di/dt和電壓變化率dv/dt而產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)電流和瞬態(tài)過(guò)電壓，這種現(xiàn)象稱為電應(yīng)力。電應(yīng)力的本質(zhì)是瞬時(shí)功耗的集中。這種電壓和電流過(guò)沖形成的尖峰和毛刺，很容易損壞晶體管。晶體管在整個(gè)開關(guān)周期中，最危險(xiǎn)的情況是出現(xiàn)在晶體管關(guān)斷時(shí)。尤其是晶體管在感性負(fù)載的情況下，當(dāng)晶體管截止時(shí)，會(huì)產(chǎn)生非常高的尖峰電壓，損壞晶體管。

為防止開關(guān)晶體管的損壞，可以采取一下措施：

1、反向二極管保護(hù)

圖一

如圖一示，二極管的作用是當(dāng)晶體管的集電極電壓突然變負(fù)時(shí)提供電流通路，使晶體管旁路。這種二極管可以防止晶體管反向?qū)ǘ鴵p壞。由于開關(guān)晶體管dv/dt非常高，用作保護(hù)的二極管必須選用快速恢復(fù)型二極管，以保證二極管能夠迅速反應(yīng)得以保護(hù)晶體管。對(duì)于二極管的耐壓要求，一般其截止電壓為開關(guān)晶體管C-E間電壓的2倍。

2、RC阻尼電路

圖二

圖二中，在晶體管關(guān)斷時(shí)，RC阻尼電路能夠一直晶體管集電極和發(fā)射極間出現(xiàn)的浪涌電壓。

3、充放電型RCD阻尼電路

圖三

圖三適用于帶有較窄反向偏置安全工作區(qū)的器件浪涌電壓一致。當(dāng)晶體管關(guān)斷時(shí)，電容C通過(guò)二極管被充電，充電電壓接近VCC。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)，C再經(jīng)過(guò)電阻R放電。通過(guò)RCD阻尼電路吸收了一定的功率，從而減輕了開關(guān)管的負(fù)擔(dān)。充放電型RCD吸收電路損耗較大，不太適合較高頻率場(chǎng)合下的應(yīng)用。

4、放電阻塞型RCD阻尼電路

圖四

圖四中的RCD吸收電路損耗較小，雖然對(duì)浪涌電壓抑制作用不是很明顯，但在開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的集電極沖擊電流的吸收效果比較顯著。當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，二極管對(duì)電阻充當(dāng)短路器，可提高對(duì)電壓的吸收效果。電容C的容量不能太小，否則會(huì)增大開關(guān)損耗。如果電容容量過(guò)大，在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電容的容量不能充分的恢復(fù)到電源，將增加損耗。這種RCD吸收網(wǎng)絡(luò)適用于具有較寬反向偏置安全工作區(qū)的器件。
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