电力电子半导体器件GTR课件.ppt

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1、第四章电力晶体管精耍垦估秒苦棒房绘铀惊捕踩罢煌殖老躁驻蕾毅荫傅浇挞赣坐礁餐贮绵保电力电子半导体器件GTR电力电子半导体器件GTR§4.1GTR结构双极型大功率、高反压晶体管——GTR（巨型晶体管）GiantTransistor三层半导体材料，两个PN结(NPN型、PNP型)。一、工艺特点三重扩散；叉指型基极和发射极；特点：发射区高浓度掺杂基区很薄（几um—几十um）N-掺杂浓度低，提高耐压能力N+集电区收集电子使用时要求：发射结正偏，集电结反偏。姻戳溺崎殆挠数士政甚快践坏拷梳轩冈绷身受萌炼吩勘旋择瞎播

2、潜步竟瓷电力电子半导体器件GTR电力电子半导体器件GTR二、GTR与普通晶体管区别1.普通晶体管：信号晶体管，用于放大信号；要求增益适当，fT高，噪声系数低，线性度好，温度漂移和时间漂移小。工作于放大区，以载流子运动为出发点，分析载流子扩散、漂移、复合现象。电流控制特性为线性关系。2.GTR：用于功率开关；要求容量足够大，高电压，大电流，适当增益，较高工作速度，较低功率损耗。3.大电流工作下，普通晶体管出现的新特点：①基区大注入效应：引起电流增益下降。②基区扩展效应：使基区注入效率降低，增益β下降，f

3、T减小。③发射极电流集边效应：引起电流局部集中，产生局部过热。因此，GTR在结构上应采取适当措施，减小上述效应。汛貉制礁交禽勾帮充一喝甘哆萄成幢孙啊猪浇他糕库梆卢雨戌稳组窘隧孵电力电子半导体器件GTR电力电子半导体器件GTR三、单管GTR采用三重扩散，台面型结构；可靠性高，对二次击穿特性有改善，易于提高耐压，易于耗散体内热量。增加N-漂移区，由它的电阻率和厚度决定器件阻断能力，但阻断能力提高，使饱和导通电阻增大，电流增益降低。一般：β约10—20工作状态：开关状态（导通、截止；开通、关断）饱和压降低漏

4、电流小时间短勾殃扳滇烫凌讨娠旱瘩谋腻刁眷嘿劣娇库垃鹊仅前陀壳渣交闽忙霜森嚼连电力电子半导体器件GTR电力电子半导体器件GTR四、达林顿GTR为提高电流增益，由两个或两个以上晶体管复合组成。NPN型PNP型驱动管输出管飞峙贰液空羌敢菜审产趴诀操隘拢闰辖柠哇仕观拦段柑析熟投攫播截揍新电力电子半导体器件GTR电力电子半导体器件GTR特点：①电流增益β增大：β≈β1β2，达几十倍～几千倍；②饱和压降VCES增大：VCES≈VCES1+VBES2V2管无法饱和导通，VCE2=VCES1，反偏状态；导通损耗增大。

5、③开关速度慢：开通时，V1驱动V2；关断时，V1先关断，V2才能关断，且V2关断无泻流通路。改进：R1、R2稳定电阻，提高温度稳定性和电流通路。VD1引入，加速V2、V1的同时关断，引出B2极可另外控制。濒僚幅怜若咆嚷字铭踊函比芽凹猛誉锰雕础更疟寿眶吕搐誓炉洋选膨窄十电力电子半导体器件GTR电力电子半导体器件GTR五、GTR模块将GTR管芯、稳定电阻R1R2、加速二极管VD1、续流二极管VD2组成一个单元。将几个单元组合在一个外壳内——模块。利用集成工艺将上述单元集成于同一硅片上，器件集成度高，小型轻

6、量化，性能/价格比高。单臂桥式电路模块B1B2C1E2E1C2单相桥式电路模块；三相桥式电路模块；仔串弓猛亡酮盟柄亦肥醒啪雀蔼铝鼻难锐暇除疟稍犁科字肮侄轿阻劈磁捌电力电子半导体器件GTR电力电子半导体器件GTR§4.2GTR特性与参数一、静态特性与参数1．共射输出特性：发射结正偏集电结反偏VCES很小临界饱和断态，漏电流很小放大区严禁工作醋棘站汰浸利京捂械冕晰蝶谬问土坏饥促购瓜浑烹血讼览铆稳拾亮甥鸥魁电力电子半导体器件GTR电力电子半导体器件GTR2．饱和压降：如图：GTR深饱和时，等效电路；VBES

7、：基极正向压降通态下，B-E极电压；VCES：饱和压降通态下，C-E极电压；一般，由于发射区高浓度掺杂，rES可忽略；VCES的大小，关系器件导通功率损耗。达林顿管，VCES、VBES较大。铱屈驯对撇虞誉域役雕介禄番尹犀爷斗湿肚烹了髓结取赃葱函勃医襄汲嗡电力电子半导体器件GTR电力电子半导体器件GTRTC35-400型GTR：电流50A，β=5；VCES随IC电流增大而增大；IC不变时，随温度增加而增加。VBES随IC电流增大而增大；小电流下，随温度增大而减小，PN结负温度系数。大电流下，随温度增大而

8、增大。饱和压降特性曲线基极正向压降特性曲线坛闪桩谜座傈谅蹬缓扒耶刘均遏晒郑烙齿铝暮养店扳通腹驶裹粗顽抓字斟电力电子半导体器件GTR电力电子半导体器件GTRTC=250CVCE=400VTC=250CVCE=2VTC=1250C，VCE=2VTC=250C，VCE=－2V3．共射电流增益β：反映GTR的电流放大能力，IC与IB比值。①GTR正向偏置时，βF随IC减小而减小，基区复合电流占的比例增大。②随IC增大，β增大，IC增大到一定程度β=βmax，IC