电力电子器件课件第1章7

1、引 言GTR 是一种耐高压、能承受大电流的三极管全控型双极型70年代末至90年代初，GTR 的应用对电力电子技术的发展发挥过巨大作用！主要不足：1、二次击穿问题！可靠性影响其发展与应用2、电流型，电流增益小驱动负担大3、开关频率不够高（双极型饱和关断速度）的迅速崛起90年代GTR逐渐淡出！随着（ 至90年代末，其原有应用领域 完全被或 V-MOS 挤占！）引 言5.1GTR 器件结构原理5.1.1 结构特点5.1.2 静态特性及参数5.1.3 动态特性及参数5.25.3GTR 的二次击穿现象GTR 的基极驱动5.1 GTR 器件结构原理5.1.1 结构特点GTR的基本结构和工作原理与一般晶体管

2、是一样的，但与小信号晶体管不同的是，由于GTR的工作电流和功率损耗较大，凸现了影响器件工作状态的三种物理效应，即基区大注入效应、基区扩展效应和发射极电流集边效应，可统称为大电流效应。大电流效应影响的结果主要体现在两个方面：1、电流增益 下降2、容易出现电流局部集中而导致的局部过热为削弱上述物理效应的影响，必须在结构和制造工艺上采取适当措施，以满足大功率应用的需要。5.1 GTR 器件结构原理5.1.1 结构特点GTR在器件结构和制造工艺上具有以下特点三重扩散台面型结构：首先，基极与发射极在一个平面上做成叉指状结构，大大增加了基极周边的发射极区域面积，可有效减小发射极电流集边效应，从而增大器件电

3、流容量；其次，通过对两次扩散深度差的流增益；，将基区做得很薄，以提高电第三，在集电区引入低掺杂浓度、高电阻率的N漂移区，使集电结以P N-N+结构结合，这样既可以提高器件的耐压水平，又可以获得适当的电流增益。5.1 GTR 器件结构原理5.1.1 结构特点5.1.2 静态特性及参数1、输出特性以基极电流IB为参变量，集电极电流IC与集射极电压UCE之间的关系曲线。用作功率开关希望通态工作于饱和区、断态工作于截止区。CVT15.1 GTR 器件结构原理5.1.1 结构特点5.1.2 静态特性及参数1、输出特性2、电流增益 = ICIBBVT2VDR1R2E达林顿模块结构电流增益表示了GTR的基极

4、能力 。必须指出： 不是常数，将随工作环境（温度）与参数（IC、UCE）的改变而变化 高压大功率GTR单管的 一般只有10左右C1E1C2BC12BC22BC21BC11B1B25.1 GTR 器件结构原理5.1.1 结构特点5.1.2 静态特性及参数1、输出特性2、电流增益 = ICIB达林顿模块结构3、饱和压降特性 UCES与IC之间的关系曲线UCES随IC增大而增大，尤其在较大电流时比较明显。过电流？！5.1GTR 器件结构原理5.1.15.1.25.1.3结构特点静态特性及参数动态特性及参数 开关波形和开关时间 略！5.2GTR的二次击穿现象防止二次击穿现象的发生在GTR 应用中非常重要！5.2GTR的二次击穿现象产生二次击穿现象的机理分析 略！发生二次击穿的：与发生二次击穿有最终因果关系的是由于器件内部局部温度过高。而温度升高