新時代發展越來越快相信很多小伙伴對家電知識這方面很朦朧吧，正好小編對家電方面頗有研究，現在就跟小伙伴們聊聊一篇關于電力晶體管的詳細資料，相信很多小伙伴們都會感興趣，那么小編也收集到了有關電力晶體管的詳細資料信息，希望小伙伴們看了有所幫助。

電力晶體管的詳細資料

目錄

電力晶體管簡介電力晶體管的結構電力晶體管工作原理電力晶體管特點電力晶體管的基本特性電力晶體管的主要參數電力晶體管的驅動與保護電力晶體管電路分析

電力晶體管簡介　　電力晶體管按英文Giant Transistor直譯為巨型晶體管，是一種耐高電壓、大電流的雙極結型晶體管（Bipolar JuncTIon Transistor—BJT），所以有時也稱為Power BJT；其特性有：耐壓高，電流大，開關特性好，但驅動電路復雜，驅動功率大；GTR和普通雙極結型晶體管的工作原理是一樣的。GTR是一種電流控制的雙極雙結大功率、高反壓電力電子器件，具有自關斷能力,產生于本世紀70年代，其額定值已達1800V/800A/2kHz、1400v/600A/5kHz、600V/3A/100kHz。它既具備晶體管飽和壓降低、開關時間短和安全工作區寬等固有特性，又增大了功率容量，因此，由它所組成的電路靈活、成熟、開關損耗小、開關時間短，在電源、電機控制、通用逆變器等中等容量、中等頻率的電路中應用廣泛。GTR的缺點是驅動電流較大、耐浪涌電流能力差、易受二次擊穿而損壞。在開關電源和UPS內，GTR正逐步被功率MOSFET和IGBT所代替。它的符號如圖1,和普通的NPN晶體管一樣。

電力晶體管的結構　　電力晶體管(Giant Transistor)簡稱GTR，結構和工作原理都和小功率晶體管非常相似。GTR由三層半導體、兩個PN結組成。和小功率三極管一樣，有PNP和NPN兩種類型，GTR通常多用NPN結構。[編輯本段]電力晶體管工作原理　　在電力電子技術中，GTR主要工作在開關狀態。GTR通常工作在正偏(Ib＞0)時大電流導通；反偏(Ib＜0＝時處于截止狀態。因此，給GTR的基極施加幅度足夠大的脈沖驅動信號，它將工作于導通和截止的開關狀態。[編輯本段]電力晶體管特點　　l 輸出電壓　　可以采用脈寬調制方式，故輸出電壓為幅值等于直流電壓的強脈沖序列。　　2 載波頻率　　由于電力晶體管的開通和關斷時間較長，故允許的載波頻率較低，大部分變頻器的上限載波頻率約為1.2～1.5kHz左右。　　3 電流波形　　因為載波頻率較低，故電流的高次諧波成分較大。這些高次諧波電流將在硅鋼片中形成渦流，并使硅鋼片相互間因產生電磁力而振動，并產生噪音。又因為載波頻率處于人耳對聲音較為敏感的區域，故電動機的電磁噪音較強。　　4 輸出轉矩　　因為電流中高次諧波的成分較大，故在50Hz時，電動機軸上的輸出轉矩與工頻運行時相比，略有減小。[編輯本段]電力晶體管的基本特性　　(1)靜態特性　　共發射極接法時可分為三個工作區：　　① 截止區。在截止區內，iB≤0，uBE≤0，uBC＜0，集電極只有漏電流流過。　　② 放大區。iB ＞0，uBE＞0，uBC＜0，iC =βiB。　　③ 飽和區。iB ＞Ics/β，uBE＞0，uBC＞0，iCS是集電極飽和電流，其值由外電路決定。　　結論：兩個PN結都為正向偏置是飽和的特征。飽和時，集電極、發射極間的管壓降uCE很小，相當于開關接通，這時盡管電流很大，但損耗并不大。GTR剛進入飽和時為臨界飽和，如iB繼續增加，則為過飽和，用作開關時，應工作在深度飽和狀態，這有利于降低uCE和減小導通時的損耗。　　(2)動態特性 　　圖4-8 GTR共發射極接法的輸出特性　　GTR在關斷時漏電流很小，導通時飽和壓降很小。因此，GTR在導通和關斷狀態下損耗都很小，但在關斷和導通的轉換過程中，電流和電壓都較大，所以開關過程中損耗也較大。當開關頻率較高時，開關損耗是總損耗的主要部分。因此，縮短開通和關斷時間對降低損耗、提高效率和提高運行可靠性很有意義。[編輯本段]電力晶體管的主要參數　　(1)最高工作電壓　　(2)集電極最大允許電流ICM　　(3)集電極最大允許耗散功率PCM　　(4)最高工作結溫TJM　　二次擊穿和安全工作區　　(1)二次擊穿　　二次擊穿是影響GTR安全可靠工作的一個重要因素。二次擊穿是由于集電極電壓升高到一定值(未達到極限值)時，發生雪崩效應造成的。防止二次擊穿的辦法是：①應使實際使用的工作電壓比反向擊穿電壓低得多。②必須有電壓電流緩沖保護措施。　　(2)安全工作區　　　　以直流極限參數ICM、PCM、UCEM構成的工作區為一次擊穿工作區，以USB (二次擊穿電壓)與ISB (二次擊穿電流)組成的PSB (二次擊穿功率)是一個不等功率曲線。為了防止二次擊穿，要選用足夠大功率的GTR，實際使用的最高電壓通常比GTR的極限電壓低很多。　　圖4-10 GTR安全工作區　　　　圖4-11 GTR基極驅動電流波形[編輯本段]電力晶體管的驅動與保護　　1．GTR基極驅動電路　　(1)對基極驅動電路的要求　　①實現主電路與控制電路間的電隔離。　　②導通時，基極正向驅動電流應有足夠陡的前沿，并有一定幅度的強制電流，以加速開通過程，減小開通損耗。　　③GTR導通期，基極電流都應使GTR處在臨界飽和狀態，這樣既可降低導通飽和壓降，又可縮短關斷時間。　　④在使GTR關斷時，應向基極提供足夠大的反向基極電流，以加快關斷速度，減小關斷損耗。　　⑤應有較強的抗干擾能力，并有一定的保護功能。　　(2)基極驅動電路　　　　圖4-12 實用的GTR驅動電路　　2．集成化驅動　　集成化驅動電路克服了一般電路元件多、電路復雜、穩定性差和使用不便的缺點，還增加了保護功能。　　3．GTR的保護電路　　開關頻率較高，采用快熔保護是無效的。一般采用緩沖電路。主要有RC緩沖電路、充放電型R、C、VD緩沖電路和阻止放電型R、C、VD緩沖電路三種形式，如圖4-13所示。　　a) b) c)　　圖4-13 GTR的緩沖電路　　圖4-13a所示RC緩沖電路只適用于小容量的GTR(電流10 A以下)。圖4-13b所示充放電型R、C、VD緩沖電路用于大容量的GTR。圖4-13c所示阻止放電型R、C、VD緩沖電路，較常用于大容量GTR和高頻開關電路，其最大優點是緩沖產生的損耗小。

力晶體管電路分析　　　圖6-21所示為三相橋式PWM逆變電路，功率開關器件為GTR，負載為電感性。從電路結構上看，三相橋式PWM變頻電路只能選用雙極性控制方式，其工作原理如下：　　三相調制信號urU、urV和urW為相位依次相差120°的正弦波，而三相載波信號是公用一個正負方向變化的三角形波uc，如圖6-23所示。U、V和W相自關斷開關器件的控制方法相同，現以U相為例：在urU>uc的各區間，給上橋臂電力晶體管V1以導通驅動信號，而給下橋臂V4以關斷信號，于是U相輸出電壓相對直流電源Ud中性點N’為uUN’ ＝Ud/2。在urU<uc的各區間，給V1以關斷信號，V4為導通信號，輸出電壓uUN’ =-Ud/2。電路中VD1～VD6二極管是為電感性負載換流過程提供續流回路，其它兩相的控制原理與U相相同。三相橋式PWM變頻電路的三相輸出的PWM波形分別為uUN'、uVN'和uWN'。