電力晶體管GTR的工作原理及開關特性詳解

電力晶體管的工作原理

電力晶體管（Giant Transistor—GTR），是一種耐高電壓、大電流的雙極結型晶體管（Bipolar Junction Transistor—BJT），所以有時也稱為Power BJT。但其驅動電路復雜，驅動功率大。

GTR和普通雙極結型晶體管的工作原理是一樣的。

在電力電子技術中，GTR主要工作在開關狀態。GTR通常工作在正偏(Ib>0)時大電流導通；反偏(Ib<0=時處于截止狀態。因此，給GTR的基極施加幅度足夠大的脈沖驅動信號，它將工作于導通和截止的開關狀態。

電力晶體管GTR的開關特性詳解

晶體管有線性和開關兩種工作方式。當只需要導通和關斷作用時采用開關工作方式。GTR主要應用于開關工作方。

① 開關響應特性

開關工作方式下，用一定的正向基極電流IB1去驅動GTR導通，而用另一反向基極電流IB2迫使GTR關斷，由于GTR不是理想開關，故在開關過程中總存在著一定的延時和存儲時間。

延遲時間td：加入IB1以后一段時間里，iC仍保持為截止狀態時的很小電流直到iC上升到0.1I CS。

上升時間tr：iC不斷上升，直到iC=ICS， GTR進入飽和狀態。tr指iC從0.1ICS上升到0.9ICS所需要的時間。 開通時間ton：延遲時間td和上升時間tr之和。即ton=td+tr

當基極電流突然從正向IB1變為反向IB2時，GTR的集電極電流iC并不立即減小，仍保持ICS，而要經過一段時間才下降。

存儲時間ts：把基極電流從正向IB1變為反向IB2時，iC下降到0.9ICS所需的時間。

下降時間tf：iC繼續下降，iC從0.9ICS下降到0.1ICS所需的時間。

此后，iC繼續下降，一直到接近反向飽和電流為止，這時GTR完全恢復到截止狀態。

GTR的關斷時間toff：存儲時間ts和下降時間tf之和，即

toff=ts+tf

GTR的開關時間對它的應用有較大的影響，選用GTR時，應注意其開關頻率。應使輸入脈沖持續時間大于GTR開關時間。

改善措施

為了使GTR快速導通，縮短開通時間ton，驅動電流必須具有一定幅值，前沿較陡的正向驅動電流，可加速GTR的導通；為加速GTR關斷，縮短關斷時間toff，驅動電流必須具有一定幅值的反向驅動電流，過沖的負向驅動電流，可縮短關斷時間。