電力晶體管GTR的工作原理及開關(guān)特性詳解

電力晶體管的工作原理

電力晶體管（Giant Transistor—GTR），是一種耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管（Bipolar Junction Transistor—BJT），所以有時(shí)也稱為Power BJT。但其驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)功率大。

GTR和普通雙極結(jié)型晶體管的工作原理是一樣的。

在電力電子技術(shù)中，GTR主要工作在開關(guān)狀態(tài)。GTR通常工作在正偏(Ib>0)時(shí)大電流導(dǎo)通；反偏(Ib<0=時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。因此，給GTR的基極施加幅度足夠大的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，它將工作于導(dǎo)通和截止的開關(guān)狀態(tài)。

電力晶體管GTR的開關(guān)特性詳解

晶體管有線性和開關(guān)兩種工作方式。當(dāng)只需要導(dǎo)通和關(guān)斷作用時(shí)采用開關(guān)工作方式。GTR主要應(yīng)用于開關(guān)工作方。

① 開關(guān)響應(yīng)特性

開關(guān)工作方式下，用一定的正向基極電流IB1去驅(qū)動(dòng)GTR導(dǎo)通，而用另一反向基極電流IB2迫使GTR關(guān)斷，由于GTR不是理想開關(guān)，故在開關(guān)過程中總存在著一定的延時(shí)和存儲(chǔ)時(shí)間。

延遲時(shí)間td：加入IB1以后一段時(shí)間里，iC仍保持為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的很小電流直到iC上升到0.1I CS。

上升時(shí)間tr：iC不斷上升，直到iC=ICS， GTR進(jìn)入飽和狀態(tài)。tr指iC從0.1ICS上升到0.9ICS所需要的時(shí)間。 開通時(shí)間ton：延遲時(shí)間td和上升時(shí)間tr之和。即ton=td+tr

當(dāng)基極電流突然從正向IB1變?yōu)榉聪騃B2時(shí)，GTR的集電極電流iC并不立即減小，仍保持ICS，而要經(jīng)過一段時(shí)間才下降。

存儲(chǔ)時(shí)間ts：把基極電流從正向IB1變?yōu)榉聪騃B2時(shí)，iC下降到0.9ICS所需的時(shí)間。

下降時(shí)間tf：iC繼續(xù)下降，iC從0.9ICS下降到0.1ICS所需的時(shí)間。

此后，iC繼續(xù)下降，一直到接近反向飽和電流為止，這時(shí)GTR完全恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)。

GTR的關(guān)斷時(shí)間toff：存儲(chǔ)時(shí)間ts和下降時(shí)間tf之和，即

toff=ts+tf

GTR的開關(guān)時(shí)間對它的應(yīng)用有較大的影響，選用GTR時(shí)，應(yīng)注意其開關(guān)頻率。應(yīng)使輸入脈沖持續(xù)時(shí)間大于GTR開關(guān)時(shí)間。

改善措施

為了使GTR快速導(dǎo)通，縮短開通時(shí)間ton，驅(qū)動(dòng)電流必須具有一定幅值，前沿較陡的正向驅(qū)動(dòng)電流，可加速GTR的導(dǎo)通；為加速GTR關(guān)斷，縮短關(guān)斷時(shí)間toff，驅(qū)動(dòng)電流必須具有一定幅值的反向驅(qū)動(dòng)電流，過沖的負(fù)向驅(qū)動(dòng)電流，可縮短關(guān)斷時(shí)間。