电力晶体管的详细资料

电力晶体管的结构
　　电力晶体管(Giant Transistor)简称GTR，结构和作业原理都和小功率晶体管十分类似。GTR由三层半导体、两个PN结组成。和小功率三极管相同，有PNP和NPN两种类型，GTR一般多用NPN结构。
[修改本段]电力晶体管作业原理
　　在电力电子技术中，GTR首要作业在开关状况。GTR一般作业在正偏(Ib＞0)时大电流导通；反偏(Ib＜0＝时处于截止状况。因而，给GTR的基极施加起伏满足大的脉冲驱动信号，它将作业于导通和截止的开关状况。
[修改本段]电力晶体管特色
　　l 输出电压
　　能够选用脉宽调制办法，故输出电压为幅值等于直流电压的强脉冲序列。
　　2 载波频率
　　因为电力晶体管的注册和关断时刻较长，故答应的载波频率较低，大部分变频器的上限载波频率约为1.2～1.5kHz左右。
　　3 电流波形
　　因为载波频率较低，故电流的高次谐波成分较大。这些高次谐波电流将在硅钢片中构成涡流，并使硅钢片相互间因发作电磁力而振荡，并发作噪音。又因为载波频率处于人耳对声响较为灵敏的区域，故电动机的电磁噪音较强。
　　4 输出转矩
　　因为电流中高次谐波的成分较大，故在50Hz时，电动机轴上的输出转矩与工频运转时比较，略有减小。
[修改本段]电力晶体管的根本特性
　　(1)静态特性
　　共发射极接法时可分为三个作业区：
　　① 截止区。在截止区内，iB≤0，uBE≤0，uBC＜0，集电极只要漏电流流过。
　　② 放大区。iB ＞0，uBE＞0，uBC＜0，iC =βiB。
　　③ 饱满区。iB ＞Ics/β，uBE＞0，uBC＞0，iCS是集电极饱满电流，其值由外电路决议。
　　定论：两个PN结都为正向偏置是饱满的特征。饱满时，集电极、发射极间的管压降uCE很小，相当于开关接通，这时虽然电流很大，但损耗并不大。GTR刚进入饱满时为临界饱满，如iB持续添加，则为过饱满，用作开关时，应作业在深度饱满状况，这有利于下降uCE和减小导通时的损耗。
　　(2)动态特性
　　图4-8 GTR共发射极接法的输出特性
　　GTR在关断时漏电流很小，导通时饱满压降很小。因而，GTR在导通和关断状况下损耗都很小，但在关断和导通的转化进程中，电流和电压都较大，所以开关进程中损耗也较大。当开关频率较高时，开关损耗是总损耗的首要部分。因而，缩短注册和关断时刻对下降损耗、进步功率和进步运转可靠性很有含义。
[修改本段]电力晶体管的首要参数
　　(1)最高作业电压
　　(2)集电极最大答应电流ICM
　　(3)集电极最大答应耗散功率PCM
　　(4)最高作业结温TJM
　　二次击穿和安全作业区
　　(1)二次击穿
　　二次击穿是影响GTR安全可靠作业的一个重要因素。二次击穿是因为集电极电压升高到必定值(未到达极限值)时，发作雪崩效应形成的。避免二次击穿的办法是：①应使实际运用的作业电压比反向击穿电压低得多。②必须有电压电流缓冲维护措施。
　　(2)安全作业区
　　
　　以直流极限参数ICM、PCM、UCEM构成的作业区为一次击穿作业区，以USB (二次击穿电压)与ISB (二次击穿电流)组成的PSB (二次击穿功率)是一个不等功率曲线。为了避免二次击穿，要选用满足大功率的GTR，实际运用的最高电压一般比GTR的极限电压低许多。
　　图4-10 GTR安全作业区
　　
　　图4-11 GTR基极驱动电流波形
[修改本段]电力晶体管的驱动与维护
　　1．GTR基极驱动电路
　　(1)对基极驱动电路的要求
　　①完成主电路与操控电路间的电阻隔。
　　②导通时，基极正向驱动电流应有满足陡的前沿，并有必定起伏的强制电流，以加速注册进程，减小注册损耗。
　　③GTR导通期，基极电流都应使GTR处在临界饱满状况，这样既可下降导通饱满压降，又可缩短关断时刻。
　　④在使GTR关断时，应向基极供给满足大的反向基极电流，以加速关断速度，减小关断损耗。
　　⑤应有较强的抗干扰才能，并有必定的维护功用。
　　(2)基极驱动电路
　　
　　图4-12 有用的GTR驱动电路
　　2．集成化驱动
　　集成化驱动电路克服了一般电路元件多、电路杂乱、稳定性差和运用不方便的缺陷，还添加了维护功用。
　　3．GTR的维护电路
　　开关频率较高，选用快熔维护是无效的。一般选用缓冲电路。首要有RC缓冲电路、充放电型R、C、VD缓冲电路和阻挠放电型R、C、VD缓冲电路三种办法，如图4-13所示。
　　a) b) c)
　　图4-13 GTR的缓冲电路
　　图4-13a所示RC缓冲电路只适用于小容量的GTR(电流10 A以下)。图4-13b所示充放电型R、C、VD缓冲电路用于大容量的GTR。图4-13c所示阻挠放电型R、C、VD缓冲电路，较常用于大容量GTR和高频开关电路，其最大长处是缓冲发作的损耗小。

力晶体管电路剖析
　　　图6-21所示为三相桥式PWM逆变电路，功率开关器材为GTR，负载为电理性。从电路结构上看，三相桥式PWM变频电路只能选用双极性操控办法，其作业原理如下：
　　三相调制信号urU、urV和urW为相位顺次相差120°的正弦波，而三相载波信号是共用一个正负方向改变的三角形波uc，如图6-23所示。U、V和W相自关断开关器材的操控办法相同，现以U相为例：在urU>uc的各区间，给上桥臂电力晶体管V1以导通驱动信号，而给下桥臂V4以关断信号，所以U相输出电压相对直流电源Ud中性点N’为uUN’ ＝Ud/2。在urU<uc的各区间，给V1以关断信号，V4为导通信号，输出电压uUN’ =-Ud/2。电路中VD1～VD6二极管是为电理性负载换流进程供给续流回路，其它两相的操控原理与U相相同。三相桥式PWM变频电路的三相输出的PWM波形分别为uUN’、uVN’和uWN’。