電力晶體管分類

? ? ? ?目前常用的電力晶體管的單管、達林頓管和模塊這3種類型。

1、 單管電力晶體管

NPN三重擴散臺面型結(jié)構(gòu)是單管電力晶體管的典型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可靠性高，能改善器件的二次擊穿特性，易于提高耐壓能力，并易于散出內(nèi)部熱量。

2、 達林頓電力晶體管

達林頓結(jié)構(gòu)的電力晶體管是由2個或多個晶體管復合而成，可以是PNP型也可以是NPN型，其性質(zhì)取決于驅(qū)動管，它與普通復合三極管相似。達林頓結(jié)構(gòu)的電力晶體管電流放大倍數(shù)很大，可以達到幾十至幾千倍。雖然達林頓結(jié)構(gòu)大大提高了電流放大倍數(shù)，但其飽和管壓降卻增加了，增大了導通損耗，同時降低了管子的工作速度。

3、 電力晶體管模塊

目前作為大功率的開關(guān)應用還是電力晶體管模塊，它是將電力晶體管管芯及為了改善性能的1個元件組裝成1個單元，然后根據(jù)不同的用途將幾個單元電路構(gòu)成模塊，集成在同一硅片上。這樣，大大提高了器件的集成度、工作的可靠性和性能/價格比，同時也實現(xiàn)了小型輕量化。目前生產(chǎn)的電力晶體管模塊，可將多達6個相互絕緣的單元電路制在同一個模塊內(nèi)，便于組成三相橋電路。

電力晶體管圖形符號

電力晶體管通常用GTR表示，GTR是巨型晶體管Giant Transis tor的縮寫。電力晶體管的電流是由電子和空穴兩種載流子運動而形成的，故又稱為雙極型電力晶體管。

在各種自關(guān)斷器件中，電力晶體管的應用最為廣泛。在數(shù)百千瓦以下的低壓電力電子裝置中，使用最多的就是電力晶體管。

電力晶體管的結(jié)構(gòu)和工作原理都和小功率晶體管非常類似。電力晶體管是由三層硅半導體、兩個PN結(jié)構(gòu)成的。它和小功率晶體管一樣，也有PNP和NPN兩種結(jié)構(gòu)。因為在同樣結(jié)構(gòu)參數(shù)和物理參數(shù)的條件下，NPN晶體管比PNP晶體管性能優(yōu)越得多，所以高壓大功率電力晶體管多用NPN結(jié)構(gòu)，本節(jié)主要研究這種結(jié)構(gòu)的器件。

圖1-a是NPN型電力晶體管的結(jié)構(gòu)圖，圖1-b是其電氣圖形符號。大多數(shù)電力晶體管是用三重擴散法制作的，或者是在集電區(qū)高摻雜的N+硅襯底上用外延生長法生長一層N漂移層，然后在上面擴散P基區(qū)，接著擴散高摻雜的N+發(fā)射區(qū)。基極和發(fā)射極在一個平面上制成叉指式，以減少電流集中，提高器件的通流能力。

圖1 電力晶體管的結(jié)構(gòu)及電氣圖形符號晶體管電路有共發(fā)射極、共基極、共集電極三種接法。電力晶體管常用共發(fā)射極接法。圖2給出了共發(fā)射極接法時電力晶體管內(nèi)部主要載流子流動情況示意圖。圖中，1為從基極注入的越過正向偏置發(fā)射結(jié)的空穴，2為與電子復合的空穴，3為因熱騷動產(chǎn)生的載流子構(gòu)成的集電結(jié)漏電流，4為越過集電結(jié)形成集電極電流的電子，5為發(fā)射極電子流在基極中因復合而失去的電子。

圖2 電力晶體管內(nèi)載流子的流動