电力晶体管(GTR),电力晶体管(GTR)是什么意思

电力晶体管(GTR),电力晶体管(GTR)是什么意思

电力晶体

电力晶体管管按英文GiantTransistor直译为巨型晶体管，是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管（BipolarJunctionTransistor—BJT），所以有时也称为PowerBJT；其特性有：耐压高，电流大，开关特性好，但驱动电路复杂，驱动功率大；GTR和普通双极结型晶体管的工作原理是一样的。

电力晶体管也称巨型晶体管（GTR:Giant Transistor），GTR是一种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,产生于本世纪70年代，其额定值已达1800V/800A/2kHz、1400v/600A/5kHz、600V/3A/100kHz。

         电力晶体管模块

它既具备晶体管饱和压降低、开关时间短和安全工作区宽等固有特性，又增大了功率容量，因此，由它所组成的电路灵活、成熟、开关损耗小、开关时间短，在电源、电机控制、通用逆变器等中等容量、中等频率的电路中应用广泛。GTR的缺点是驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏。在开关电源和UPS内，GTR正逐步被功率MOSFET和IGBT所代替。它的符号如图1,和普通的NPN晶体管一样。

图1 电力晶体管的符号

GTR的基本特性

（1）静态特性

共发射极接法时的典型输出特性：截止区、放大区和饱和区。在电力电子电路中GTR工作在开关状态，即工作在截止区或饱和区。在开关过程中，即在截止区和饱和区之间过渡时，要经过放大区。

（2）动态特性

开通过程：

延迟时间td和上升时间tr，二者之和为开通时间tn。td主要是由发射结势垒电容和集电结势垒电容充电产生的。增大ib的幅值并增大dib/dt，可缩短延迟时间，同时可缩短上升时间，从而加快开通过程。

关断过程：

储存时间ts和下降时间tf，二者之和为关断时间toff。ts是用来除去饱和导通时储存在基区的载流子的，是关断时间的主要部分。减小导通时的饱和深度以减小储存的载流子，或者增大基极抽取负电流Ib2的幅值和负偏压，可缩短储存时间，从而加快关断速度。

负面作用是会使集电极和发射极间的饱和导通压降Uces增加，从而增大通态损耗。GTR的开关时间在几微秒以内，比晶闸管和GTO都短很多。

GTR的主要参数

GTR的主要参数有：电流放大倍数b、直流电流增益hFE、集射极间漏电流Iceo、集射极间饱和压降Uces、开通时间ton和关断时间toff。

此外还有：

最高工作电压

GTR上电压超过规定值时会发生击穿。击穿电压不仅和晶体管本身特性有关，还与外电路接法有关：

BUcbo> BUcex> BUces> BUcer> Buceo

实际使用时，为确保安全，最高工作电压要比BUceo低得多。

集电极最大允许电流IcM

通常规定为hFE下降到规定值的1/2~1/3时所对应的Ic。实际使用时要留有裕量，只能用到IcM的一半或稍多一点。

集电极最大耗散功率PcM

最高工作温度下允许的耗散功率GTR的二次击穿现象与安全工作区。

1）一次击穿

集电极电压升高至击穿电压时，Ic迅速增大，出现雪崩击穿。只要Ic不超过限度，GTR一般不会损坏，工作特性也不变。

2）二次击穿

一次击穿发生时Ic增大到某个临界点时会突然急剧上升，并伴随电压的陡然下降。常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变。

3）安全工作区（Safe Operating Area——SOA）

最高电压UceM、集电极最大电流IcM、最大耗散功率PcM、二次击穿临界线限定。