高壓雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)
信息來(lái)源：本站 日期：2017-05-16
在離線反激變換器中用到高壓雙極型晶體管的地方 ，也許會(huì)碰到tl 800V 級(jí)別的電 壓。V陽(yáng)額定值在 400V 到 1000V 之間的高壓晶體管與低壓三極管的對(duì)應(yīng)性能會(huì)有點(diǎn) 不同。這是由于高壓器件的 結(jié)構(gòu)與低壓器件的結(jié)構(gòu)有根本的不同 。
為了獲得更有效 、更高速和更可靠的開(kāi)關(guān)頻率效果，我們應(yīng)該使用正確的基極驅(qū)動(dòng)電流波形。為了很好地解釋宮，簡(jiǎn)單 γ解荷壓雙極型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的物理特性是有用的一般情況下高壓器件的集電極部分有一塊比較厚 的高阻材料區(qū)域 ，同時(shí)在基 射 區(qū)是低阻材料。由于這種電阻材料的物理結(jié)構(gòu) ，如果采用不合適的波形驅(qū)動(dòng) ，在基 極驅(qū)動(dòng)信號(hào)下降沿的時(shí)候就可能會(huì)給基 射極一個(gè)反偏電壓。這個(gè)反偏電壓有效地 截?cái)嗔嘶?射間二極管 ，從而使得晶體管進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài) 。在關(guān)閉的邊沿集電極電流 轉(zhuǎn)向基極 ，給了這個(gè)二極管一個(gè)關(guān)閉動(dòng)作 。那么此時(shí)主極管的集電極一基極’區(qū)的工 作特性就和一個(gè)反偏二極管的工作特性 一樣 ，它顯示為一個(gè)緩慢的恢復(fù)特性曲線并 且有大的恢復(fù)充電 。
15. 2 二次擊穿
對(duì)于具有集電極感性負(fù)載的晶體管在關(guān) 閉邊沿時(shí)刻，這種緩慢地恢復(fù)特性曲線 是相當(dāng)麻煩的 ，而集電極接的 電源變壓器漏感可以看成感性負(fù)載 。
在集電極電感的續(xù)流作用下，晶體管在關(guān)閉的邊沿時(shí)刻，保持導(dǎo)通的芯片部分繼續(xù)保持導(dǎo)通 ，繼續(xù)維持以前建立起米的集電極電流 。因此，晶體管在關(guān)閉邊沿時(shí) 刻 ，反向偏壓的類似 二極管的集電極 基極緩慢的阻礙作用不僅導(dǎo)致了一個(gè)緩慢的 、
耗散的關(guān)閉 ，還會(huì)導(dǎo)致因 電流被迫逐漸流入一個(gè)小的傳導(dǎo)區(qū)而造成的芯片溫度上升 的 “ 熱點(diǎn)” 。正是這個(gè) “熱點(diǎn)” 使芯片過(guò)載 ，并會(huì)產(chǎn)生永久的失效 ，這種現(xiàn)象一般稱為 “ 反向偏壓的二次擊穿” 。
15. 3 不正確的關(guān)斷驅(qū)動(dòng)波形
令人驚訝的是 ，對(duì)于集電極負(fù)載為電感的高壓 三極管來(lái)說(shuō) ，正是由于這個(gè)在關(guān) 斷期間積極快速的反向基極驅(qū)動(dòng)的出現(xiàn)成了導(dǎo)致 二次擊穿故障的主要原因。
在這種過(guò)分的反向關(guān) 斷的驅(qū)動(dòng)條件下 ，載流子從緊挨著基極的區(qū)域清除掉 ，給基 射極之間加上一個(gè)反向的偏壓。一 它有效地截?cái)嗔税l(fā)射極 與調(diào)整管內(nèi)部其他部分 的聯(lián)系。在集電結(jié)中相對(duì)較 小的、高阻的區(qū)域用 1μ.s - 2μ.s 時(shí)間將緩慢地增大 ，使集 電極電流流入芯片中逐漸縮小的部分．結(jié)果，不僅它的開(kāi)關(guān)效果將會(huì)變得相對(duì)較慢 ，進(jìn)而在芯片的導(dǎo)通區(qū)逐漸增加強(qiáng)
度 ，這樣將導(dǎo)致熱點(diǎn)的形成 ，同時(shí)也會(huì)像前面提到的那樣 ，將引起器件的故障。
正確的關(guān)斷波形
如果在關(guān)斷邊沿時(shí)刻 、晶體管的基極電流減少得很慢 ，那么基 射極間的二極 管將不會(huì)反偏 ，晶體管的狀態(tài)將保證完全關(guān)斷 。發(fā)射極將繼續(xù)處于導(dǎo)通狀態(tài) ，載梳 子也會(huì)完全地從區(qū)域表面清除掉。結(jié)果晶體管各部分在同一時(shí)刻將停止導(dǎo)通 。這時(shí) 將會(huì)在集電極形成更快的集電極電流下降沿 ，同時(shí)也帶來(lái)比較低的損耗，另外也消 除了 “熱點(diǎn)” 。但是采用這種方法 ，在三極管基極下降沿到集電極 下降沿之間的存儲(chǔ) 時(shí)間將會(huì)變得更長(zhǎng)。
15. 5 正確的接通波形
三極管基極的接通過(guò)程是上面所提到的關(guān)斷過(guò)程的逆過(guò)程 。在這個(gè)過(guò)程中應(yīng)盡 可能快地給出集電極高阻區(qū)導(dǎo)通的大量電流 。為了達(dá)到這個(gè)要求 ，基極電流應(yīng)該較 大且上升沿應(yīng)較陡 。因此載流子也應(yīng)盡可能快地注入到集電極高阻區(qū) 。在導(dǎo)通周期時(shí)，開(kāi)始時(shí)刻的接通電流在大部分保持期間內(nèi)都應(yīng)該相對(duì)高于所需 維持飽和的電流 。
15. 6 反非飽和驅(qū)動(dòng)技術(shù)
為了減少存儲(chǔ)時(shí)間，一個(gè)最好的方法就是 ：在“ 導(dǎo)通” 期間 ，只是給三極管的 基極加入適當(dāng)?shù)幕鶚O電流確保 三極管不會(huì)進(jìn)入飽和狀態(tài) 。在這里提到了自限定反飽 和網(wǎng)絡(luò)二極管補(bǔ)償性鉗對(duì)于感性負(fù)載 ，除了基極電流的波形外 ，一般還需要在集電極與發(fā)射極之間提 供一個(gè)緩沖器 ，這個(gè)緩沖器能夠有助于防止二次擊穿。
應(yīng)該記住的是 ：與高壓功率管相，比，低壓功率管不一定會(huì)顯示出相同的特性 。 低壓功率管一般有一個(gè)參雜程度很大且電阻較小的集電極區(qū) 。在關(guān)斷期間 ，給該器 件加上快速的反向電壓卻未必會(huì)形成一個(gè)高阻區(qū) 。因此，對(duì)于低壓三極管來(lái)說(shuō) ，在 關(guān)斷的邊沿 ，用快速的反向基極偏壓能夠得到較快的反應(yīng)速度和較短的存儲(chǔ)時(shí)間。
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