电力双极型晶体管(GTR)详解 2

### 电力双极型晶体管(GTR)的主要参数详解 #### 一、电压参数 **1. 最高电压额定值** - **最高集电极电压额定值**：这是指GTR能够承受的最大电压值，即集电极的击穿电压值。此值不仅与器件本身的设计有关，还会因为外部电路的不同接法而有所变化。 - **BUCBO（Base-Collector Breakdown Voltage with Emitter Open）**：当发射极开路时，集电极与基极之间的击穿电压。 - **BUCEO（Base-Emitter Open Collector-Emitter Breakdown Voltage）**：基极开路时，集电极与发射极之间的击穿电压。 - **BUCES（Base-Emitter Shorted Collector-Emitter Breakdown Voltage）**：基极与发射极短接时，集电极与发射极之间的击穿电压。 - **BUCER（Base-Emitter Resistor Collector-Emitter Breakdown Voltage）**：当基极与发射极之间并联一个电阻时，集电极与发射极之间的击穿电压。电阻值越小，此击穿电压值越高。 - **BUCEX（Base-Emitter Reverse Bias Collector-Emitter Breakdown Voltage）**：当基极与发射极之间施加反向偏置电压时，集电极与发射极之间的击穿电压。 - **不同接法下的击穿电压关系**：这些不同的击穿电压之间的关系为：BUCBO > BUCEX > BUCES > BUCER > BUCEO。为了确保GTR的安全工作，其最高工作电压UCEM应该低于最小击穿电压BUCEO。 **2. 饱和压降UCES** - **定义**：饱和压降是指GTR处于深饱和状态时的集电极电压。这一参数对于大功率应用尤为重要，因为它直接影响了器件导通时的功率损耗。对于单个GTR来说，饱和压降通常不超过1~1.5V，并且随着集电极电流ICM的增加而逐渐增大。 #### 二、电流参数 **1. 集电极连续直流电流额定值IC** - **定义**：指的是在保证结温不超过最高允许值的情况下，GTR可以连续通过的直流电流值。 **2. 集电极最大电流额定值ICM** - **定义**：在最高允许结温下，不会导致器件损坏的最大电流值。超过这个额定值会导致晶体管内部结构受损。 - **实际应用中的注意事项**：在实际应用中，可以通过利用热容量效应，根据占空比来增大连续电流，但不能超过峰值额定电流。 **3. 基极电流最大允许值IBM** - **定义**：相比于集电极最大电流额定值ICM，基极电流最大允许值IBM要小得多，一般为ICM的1/10到1/2。此外，基极发射极间的最大电压额定值通常只有几伏特。 #### 三、其他参数 **1. 最高结温TJM** - **定义**：最高结温是指在正常工作条件下，器件不被损坏所能承受的最高温度。这个值取决于所使用的半导体材料、制造工艺、封装方式以及可靠性要求。塑封器件的最高结温通常在120℃至150℃之间，而金属封装器件则在150℃至170℃之间。 - **散热器的选择**：为了充分利用器件的功率而不超过允许的结温，使用合适的散热器至关重要。 **2. 最大额定功耗PCM** - **定义**：最大额定功耗指的是GTR在最高允许结温时，可以消耗的最大功率。这个值受结温限制，主要由集电结的工作电压和集电极电流的乘积决定。 - **温度的影响**：PCM值是在环境温度为25℃时测定的，如果环境温度高于25℃，则允许的PCM值会相应减少。 #### 四、二次击穿与安全工作区 **1. 二次击穿现象** - **定义**：二次击穿是导致GTR突然损坏的主要原因之一。一次击穿时，如果外加电阻可以限制集电极电流的增长，通常不会导致器件性能下降；但如果不对集电极电流进行限制，则可能导致破坏性的二次击穿，使得集电极电流急剧增加，从而导致器件永久性损坏。 **2. 安全工作区（SOA）** - **定义**：为了确保GTR的安全可靠运行，必须将其工作在安全工作区内。安全工作区是指由二次击穿功率PSB、集射极最高电压UCEM、集电极最大电流ICM和集电极最大耗散功率PCM等参数限制的区域。 - **温度的影响**：安全工作区是在特定温度下确定的，例如环境温度25℃或管壳温度75℃等。如果使用时超过了指定的温度值，则允许的功耗和二次击穿耐受能力都必须降低。良好的散热条件可以提高允许的功耗范围，反之则可能导致器件因过热而损坏。 理解和掌握GTR的各种主要参数对于确保器件的安全可靠运行至关重要。这些参数不仅限于电压和电流参数，还包括温度、功耗和二次击穿相关的安全工作区等。通过对这些参数的了解和合理应用，可以有效避免GTR在使用过程中出现故障，从而保证系统的稳定性和效率。