電力晶體管結(jié)構(gòu)-晶體管工作原理

電力晶體管GTR（Giant Transistor）是一種高反壓晶體管，具有自關(guān)斷能力，并有開(kāi)關(guān)時(shí)間短、飽和壓降低和安全工作區(qū)寬等優(yōu)點(diǎn)。它被廣泛用于交直流電機(jī)調(diào)速、中頻電源等電力變流裝置中。

電力晶體管主要用作開(kāi)關(guān)，工作于高電壓、大電流的場(chǎng)合，一般為模塊化，內(nèi)部為2級(jí)或3級(jí)達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，如圖2.10所示。圖2.10（a）所示為GTR的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2.10（b）所示為GTR模塊的外形；圖2.10（c）所示為其等效電路。為了便于改善器件的開(kāi)關(guān)過(guò)程和并聯(lián)使用，中間級(jí)晶體管的基極均有引線(xiàn)引出，如圖2.10（c）中be11、be12等端子。目前生產(chǎn)的GTR模塊可將多達(dá)6個(gè)互相絕緣的單元電路做在同一個(gè)模塊內(nèi)，可以方便地組成三相橋式電路。

電力晶體管有與一般雙極型晶體管相似的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性。它們都是3層半導(dǎo)體，2個(gè)PN結(jié)的三端器件，有PNP和NPN這2種類(lèi)型，但GTR多采用NPN型。GTR的結(jié)構(gòu)、電氣符號(hào)和基本工作原理，如圖1所示。

在應(yīng)用中，GTR一般采用共發(fā)射極接法，如圖1（c）所示。集電極電流i c與基極電流i b的比值為

β=i c/i b （1）

式中，β稱(chēng)為GTR的電流放大系數(shù)，它反映出基極電流對(duì)集電極電流的控制能力。單管GTR的電流放大系數(shù)很小，通常為10左右。

在考慮集電極和發(fā)射極之間的漏電流時(shí)，

i c=βi b+I c e o （2）

GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理與普通的雙極結(jié)型晶體管基本原理是一樣的。

最主要的特性是耐壓高、電流大、開(kāi)關(guān)特性好。

GTR的結(jié)構(gòu)、電氣圖形符號(hào)和內(nèi)部載流子的流動(dòng)

a） 內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖 b） 電氣圖形符號(hào) c） 內(nèi)部載流子的流動(dòng)

GTR的結(jié)構(gòu)

1.采用至少由兩個(gè)晶體管按達(dá)林頓接法組成的單元結(jié)構(gòu)，并采用集成電路工藝將許多這種單元并聯(lián)而成。

2.GTR是由三層半導(dǎo)體（分別引出集電極、基極和發(fā)射極）形成的兩個(gè)PN結(jié)（集電結(jié)和發(fā)射結(jié)）構(gòu)成，多采用NPN結(jié)構(gòu)。

3.在應(yīng)用中，GTR一般采用共發(fā)射極接法。集電極電流ic與基極電流ib之比為

稱(chēng)為GTR的電流放大系數(shù)，它反映了基極電流對(duì)集電極電流的控制能力。當(dāng)考慮到集電極和發(fā)射極間的漏電流Iceo時(shí)，ic和ib的關(guān)系為

4.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(dá)林頓接法可以有效地增大電流增益。

內(nèi)部載流子的流動(dòng)

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