電力晶體管結構和工作原理

電力晶體管GTR（Giant Transistor）是一種高反壓晶體管，具有自關斷能力，并有開關時間短、飽和壓降低和安全工作區寬等優點。它被廣泛用于交直流電機調速、中頻電源等電力變流裝置中。

電力晶體管主要用作開關，工作于高電壓、大電流的場合，一般為模塊化，內部為2級或3級達林頓結構，如圖2.10所示。圖2.10（a）所示為GTR的結構示意圖；圖2.10（b）所示為GTR模塊的外形；圖2.10（c）所示為其等效電路。為了便于改善器件的開關過程和并聯使用，中間級晶體管的基極均有引線引出，如圖2.10（c）中be11、be12等端子。目前生產的GTR模塊可將多達6個互相絕緣的單元電路做在同一個模塊內，可以方便地組成三相橋式電路。

電力晶體管有與一般雙極型晶體管相似的結構、工作原理和特性。它們都是3層半導體，2個PN結的三端器件，有PNP和NPN這2種類型，但GTR多采用NPN型。GTR的結構、電氣符號和基本工作原理，如圖1所示。

在應用中，GTR一般采用共發射極接法，如圖1（c）所示。集電極電流i c與基極電流i b的比值為

β=i c/i b （1）

式中，β稱為GTR的電流放大系數，它反映出基極電流對集電極電流的控制能力。單管GTR的電流放大系數很小，通常為10左右。

在考慮集電極和發射極之間的漏電流時，

i c=βi b+I c e o （2）

GTR的結構和工作原理與普通的雙極結型晶體管基本原理是一樣的。

最主要的特性是耐壓高、電流大、開關特性好。

GTR的結構、電氣圖形符號和內部載流子的流動

a） 內部結構斷面示意圖 b） 電氣圖形符號 c） 內部載流子的流動

GTR的結構

1.采用至少由兩個晶體管按達林頓接法組成的單元結構，并采用集成電路工藝將許多這種單元并聯而成。

2.GTR是由三層半導體（分別引出集電極、基極和發射極）形成的兩個PN結（集電結和發射結）構成，多采用NPN結構。

3.在應用中，GTR一般采用共發射極接法。集電極電流ic與基極電流ib之比為

稱為GTR的電流放大系數，它反映了基極電流對集電極電流的控制能力。當考慮到集電極和發射極間的漏電流Iceo時，ic和ib的關系為

4.單管GTR的

值比處理信息用的小功率晶體管小得多，通常為10左右，采用達林頓接法可以有效地增大電流增益。

內部載流子的流動

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