電力晶體管
發布時間:2013/5/27 9:24:01 訪問次數:1788
電力晶體管( GTR,Giant Transistor)按英E6B2-CWZ6C 2000P/R文直譯為巨型晶體管,是一種耐高電壓、大電流的雙極結型晶體管(BJT,Bipolar Junction transistor),所以英文有時候也稱為Power BJT。在電力電子技術的范圍內,GTR與BJT這兩個名稱是等效的。自20世紀80年代以來,在中、小功率范圍內取代晶閘管的,主要是GTR。但是目前,其地位已大多被絕緣柵雙極晶體管和功率場效應晶體管所取代。
結構與分類
GTR是由三層半導體材料兩個PN結組成的,三層半導體材料的結構形式可以是PNP,也可以是NPN。NPN型GTR的結構剖面示意圖如圖7-1 (a)所示,圖中摻雜濃度高的N+區稱為GTR的發射區,其作用是向基區注入載流子。基區是一個厚度為幾微米至幾十微米之間的P型半導體薄層,它的任務是傳送和控制載流子。集電區N+是收集載流子的,常在集電區中設置輕摻雜的r.r區以提高器件的耐壓能力。不同類型半導體區的交界處則形成PN結,發射區與基區交界處的PN結兒稱為發射結;集電區與基區交界處的PN結J2稱為集電結。兩個PN結Jl和J2通過很薄的基區聯系起來,為了使發射區向基區注入電子,就要在發射結上加正向偏置電壓UEE(簡稱正偏電壓),要保證注入到基區的電子能夠經過基區后傳輸到集電區,就必須在集電結上施加反向偏置電壓Ucc(簡稱反偏電壓),如圖7-1 (b)所示。
圖7-2所示為GTR的電氣圖形符號和內部載流子的流動情況示意。在實際應用中,GTR -般采用共發射極接法,集電極電流L與基極電流.
GTR的產品說明書中通常給出的是直流電流增益hFE,它是在直流工作的情況下,集電極電流與基極電流之比。單管GTR的∥值比處理信息用的小功率晶體管小得多,通常為10左右,采用達林頓接法可以有效地增大電流增益。
電力晶體管大多作功率開關使用,對它的要求也與小信號晶體管不同,主要是有足夠的容量(高電壓、大電流)、適當的增益、較高的工作速度和較低的功率損耗等。由于電力晶體管的功率損耗大、工作電流大,因此其工作狀況與小信號晶體管相比出現了一些新的特點和問題,如存在基區大注入效應、基區擴展效應和發射極電流集邊效應等。
電力晶體管( GTR,Giant Transistor)按英E6B2-CWZ6C 2000P/R文直譯為巨型晶體管,是一種耐高電壓、大電流的雙極結型晶體管(BJT,Bipolar Junction transistor),所以英文有時候也稱為Power BJT。在電力電子技術的范圍內,GTR與BJT這兩個名稱是等效的。自20世紀80年代以來,在中、小功率范圍內取代晶閘管的,主要是GTR。但是目前,其地位已大多被絕緣柵雙極晶體管和功率場效應晶體管所取代。
結構與分類
GTR是由三層半導體材料兩個PN結組成的,三層半導體材料的結構形式可以是PNP,也可以是NPN。NPN型GTR的結構剖面示意圖如圖7-1 (a)所示,圖中摻雜濃度高的N+區稱為GTR的發射區,其作用是向基區注入載流子。基區是一個厚度為幾微米至幾十微米之間的P型半導體薄層,它的任務是傳送和控制載流子。集電區N+是收集載流子的,常在集電區中設置輕摻雜的r.r區以提高器件的耐壓能力。不同類型半導體區的交界處則形成PN結,發射區與基區交界處的PN結兒稱為發射結;集電區與基區交界處的PN結J2稱為集電結。兩個PN結Jl和J2通過很薄的基區聯系起來,為了使發射區向基區注入電子,就要在發射結上加正向偏置電壓UEE(簡稱正偏電壓),要保證注入到基區的電子能夠經過基區后傳輸到集電區,就必須在集電結上施加反向偏置電壓Ucc(簡稱反偏電壓),如圖7-1 (b)所示。
圖7-2所示為GTR的電氣圖形符號和內部載流子的流動情況示意。在實際應用中,GTR -般采用共發射極接法,集電極電流L與基極電流.
GTR的產品說明書中通常給出的是直流電流增益hFE,它是在直流工作的情況下,集電極電流與基極電流之比。單管GTR的∥值比處理信息用的小功率晶體管小得多,通常為10左右,采用達林頓接法可以有效地增大電流增益。
電力晶體管大多作功率開關使用,對它的要求也與小信號晶體管不同,主要是有足夠的容量(高電壓、大電流)、適當的增益、較高的工作速度和較低的功率損耗等。由于電力晶體管的功率損耗大、工作電流大,因此其工作狀況與小信號晶體管相比出現了一些新的特點和問題,如存在基區大注入效應、基區擴展效應和發射極電流集邊效應等。
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