电力晶体管（GTR）全控性器件

电力晶体管（GTR）全控性器件

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/2302_79820965/article/details/145357124

电力晶体管（GTR）是一种全控型电力电子器件，具有耐高电压、大电流的特点，在电源、电机控制等领域有着广泛的应用。本文将详细介绍GTR的基本概念、结构、工作原理、特性参数以及安全工作区等内容。

基本概念

电力晶体管（Giant Transistor，GTR）是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管（BJT），也称为Power BJT。它是电流控制的双极双结大功率、高反压电力电子器件，具有自关断能力，可在电源、电机控制、通用逆变器等中等容量、中等频率的电路中实现对电流和电压的精确控制。

结构

GTR由三层半导体、两个PN结组成，有PNP和NPN两种类型，通常多用NPN结构。以NPN型为例，有发射区（Emitter，E）、基区（Base，B）和集电区（Collector，C）三个区域，发射区和基区之间形成发射结（JE），基区和集电区之间形成集电结（JC）。

工作原理

使用的时候通常按照达林顿接法构成单元结构采用共发射极的接法。三个晶体管按照达林顿接法，可以有效的增大电流放大增益。

在电力电子技术中，GTR主要工作在开关状态。

• 正偏（Ib>0）时大电流导通；
• 反偏（Ib<0）时处于截止状态。
  放大状态下，集电极电流是基极电流的β倍，实现电流放大功能。饱和状态时，集电结正偏，集电极 - 发射极电压很低，呈现低电阻状态。截止状态时，发射结和集电结都反偏，仅有很小的漏电流，呈现高电阻状态。

基本特性

耐压高，电流大，开关特性好。

• 静态特性：共发射极接法时可分为截止区、放大区和饱和区。
• 动态特性：
  
  开通时间是从基极输入正向信号开始，到集电极电流上升至稳态值的90%所需的时间。
  关断时间包括储存时间 ts（让晶体管退出饱和的时间），和关断时间 tf是从基极输入负向信号开始，到集电极电流下降至稳态值的10%所需的时间。

主要参数

包括最高工作电压、集电极最大允许电流ICM、集电极最大允许耗散功率PCM、最高工作结温TJM等。

GTR的二次击穿现象与安全工作区

• 一次击穿：集电极电压升高至击穿电压时，ic 迅速增大。只要/不超过限度。GTR一般不会损坏，工作特性也不变。
• 二次击穿：（特有的二次击穿临界线）一次击穿发生时，ic 突然急剧上升，电压陡然下降。常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变。

安全工作区(Safe Operating Area-SOA)由最高电压Ucem、集电极最大电流/cm、最大耗散功率PcM、二次击穿临界线限定。

优缺点

• 优点：饱和压降低、开关时间短、安全工作区宽、开关损耗小，电路灵活成熟。
• 缺点：驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏。