电子辐照对开关电源中功率双极晶体管损耗的影响

功率双极晶体管的损耗是开关电源总损耗中的最多的器件之一， 采用10M eV电子辐照来降低功率双极晶体管的下降延时， 以此来降低功率双极晶体管的关断损耗。在一个典型的充电器开关电源中， 85 V 交流输入电压下， 功率双极晶体管总损耗最多降低了42%, 系统效率提高了2.1%. 《电子辐照对开关电源中功率双极晶体管损耗的影响》 在当今高效低耗的电源技术发展中，开关电源因其高效率、宽电压稳定范围、轻便等特性被广泛应用。然而，功率双极晶体管（Bipolar Junction Transistor, BJT）作为开关电源的关键组件，其损耗占据了总损耗的主要部分。为了提升电源系统的效率，降低功率双极晶体管的损耗成为了一个重要的研究方向。 文章指出，采用10MeV电子辐照技术可以有效地减少功率双极晶体管的下降延时，从而降低关断损耗。在85V交流输入电压下，这一技术能使功率双极晶体管的总损耗降低42%，并带来2.1%的系统效率提升。这表明，通过改变晶体管内部的少子寿命，可以提高其开关速度，降低损耗，提高电源性能。 开关电源中，功率开关管的损耗主要由开关损耗和稳态损耗构成，其中开关损耗包括导通损耗和关断损耗，稳态损耗则涉及通态损耗和截止损耗。在开关过程中，集电极电压和电流的变化导致了这些损耗。例如，关断延迟时间（t3 - t2）是影响关断损耗的关键因素。电子辐照可以缩短这一时间，减少集电极电流下降的速度，从而降低损耗。 实验采用的开关电源模型为反激式结构，其中功率双极晶体管在导通和关断过程中产生的尖峰电流和反激电压是导致损耗的主要原因。通过电子辐照处理，可以改善这些现象，优化晶体管的开关特性。 此外，文章还对比了电子辐照处理的双极晶体管与钳位型双极晶体管的性能。钳位电路虽然也能降低关断延迟，但电子辐照在一致性、重复性和成品率方面更具优势。实验选用的功率双极晶体管APT13003E来自BCD半导体公司，广泛应用于各种电源应用中。 通过10MeV电子辐照技术，可以显著降低功率双极晶体管在开关电源中的损耗，提高系统效率。这一研究对于推动开关电源技术的进步，实现更高效、更节能的电源解决方案具有重要意义。未来的研究可能进一步探讨不同类型的电子辐照处理对不同功率双极晶体管的影响，以及如何优化功率开关器件的设计，以适应更高开关频率的需求。