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电力晶体管GTR的工作原理及开关特性详解

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(Bipolar Junction Transistor—BJT),所以有时也称为Po…

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(Bipolar Junction Transistor—BJT),所以有时也称为Power BJT。但其驱动电路复杂,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。

在电力电子技术中,GTR主要工作在开关状态。GTR通常工作在正偏(Ib>0)时大电流导通;反偏(Ib<0=时处于截止状态。因此,给GTR的基极施加幅度足够大的脉冲驱动信号,它将工作于导通和截止的开关状态。

电力晶体管GTR的开关特性详解

晶体管有线性和开关两种工作方式。当只需要导通和关断作用时采用开关工作方式。GTR主要应用于开关工作方。

① 开关响应特性

开关工作方式下,用一定的正向基极电流IB1去驱动GTR导通,而用另一反向基极电流IB2迫使GTR关断,由于GTR不是理想开关,故在开关过程中总存在着一定的延时和存储时间。

延迟时间td:加入IB1以后一段时间里,iC仍保持为截止状态时的很小电流直到iC上升到0.1I CS。

上升时间tr:iC不断上升,直到iC=ICS, GTR进入饱和状态。tr指iC从0.1ICS上升到0.9ICS所需要的时间。 开通时间ton:延迟时间td和上升时间tr之和。即ton=td+tr

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当基极电流突然从正向IB1变为反向IB2时,GTR的集电极电流iC并不立即减小,仍保持ICS,而要经过一段时间才下降。

存储时间ts:把基极电流从正向IB1变为反向IB2时,iC下降到0.9ICS所需的时间。

下降时间tf:iC继续下降,iC从0.9ICS下降到0.1ICS所需的时间。

此后,iC继续下降,一直到接近反向饱和电流为止,这时GTR完全恢复到截止状态。

GTR的关断时间toff:存储时间ts和下降时间tf之和,即

toff=ts+tf

GTR的开关时间对它的应用有较大的影响,选用GTR时,应注意其开关频率。应使输入脉冲持续时间大于GTR开关时间。

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改善措施

为了使GTR快速导通,缩短开通时间ton,驱动电流必须具有一定幅值,前沿较陡的正向驱动电流,可加速GTR的导通;为加速GTR关断,缩短关断时间toff,驱动电流必须具有一定幅值的反向驱动电流,过冲的负向驱动电流,可缩短关断时间。

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