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高壓雙極型晶體管驅動

信息來源:本站 日期:2017-05-16 

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在離線反激變換器中用到高壓雙極型晶體管的地方 ,也許會碰到tl 800V 級別的電 壓。V陽額定值在 400V 到 1000V 之間的高壓晶體管與低壓三極管的對應性能會有點 不同。這是由于高壓器件的 結構與低壓器件的結構有根本的不同 。

為了獲得更有效 、更高速和更可靠的開關頻率效果,我們應該使用正確的基極驅動電流波形。為了很好地解釋宮,簡單 γ解荷壓雙極型場效應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 的高阻材料區域 ,同時在基 射 區是低阻材料。由于這種電阻材料的物理結構 ,如果采用不合適的波形驅動 ,在基 極驅動信號下降沿的時候就可能會給基 射極一個反偏電壓。這個反偏電壓有效地 截斷了基 射間二極管 ,從而使得晶體管進入關斷狀態 。在關閉的邊沿集電極電流 轉向基極 ,給了這個二極管一個關閉動作 。那么此時主極管的集電極一基極’區的工 作特性就和一個反偏二極管的工作特性 一樣 ,它顯示為一個緩慢的恢復特性曲線并 且有大的恢復充電 。

15. 2 二次擊穿

對于具有集電極感性負載的晶體管在關 閉邊沿時刻,這種緩慢地恢復特性曲線 是相當麻煩的 ,而集電極接的 電源變壓器漏感可以看成感性負載 。

在集電極電感的續流作用下,晶體管在關閉的邊沿時刻,保持導通的芯片部分繼續保持導通 ,繼續維持以前建立起米的集電極電流 。因此,晶體管在關閉邊沿時 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致了一個緩慢的 、

耗散的關閉 ,還會導致因 電流被迫逐漸流入一個小的傳導區而造成的芯片溫度上升 的 “ 熱點” 。正是這個 “熱點” 使芯片過載 ,并會產生永久的失效 ,這種現象一般稱為 “ 反向偏壓的二次擊穿” 。

15. 3 不正確的關斷驅動波形

令人驚訝的是 ,對于集電極負載為電感的高壓 三極管來說 ,正是由于這個在關 斷期間積極快速的反向基極驅動的出現成了導致 二次擊穿故障的主要原因。

在這種過分的反向關 斷的驅動條件下 ,載流子從緊挨著基極的區域清除掉 ,給基 射極之間加上一個反向的偏壓。一 它有效地截斷了發射極 與調整管內部其他部分 的聯系。在集電結中相對較 小的、高阻的區域用 1μ.s - 2μ.s 時間將緩慢地增大 ,使集 電極電流流入芯片中逐漸縮小的部分.結果,不僅它的開關效果將會變得相對較慢 ,進而在芯片的導通區逐漸增加強

度 ,這樣將導致熱點的形成 ,同時也會像前面提到的那樣 ,將引起器件的故障。

正確的關斷波形

如果在關斷邊沿時刻 、晶體管的基極電流減少得很慢 ,那么基 射極間的二極 管將不會反偏 ,晶體管的狀態將保證完全關斷 。發射極將繼續處于導通狀態 ,載梳 子也會完全地從區域表面清除掉。結果晶體管各部分在同一時刻將停止導通 。這時 將會在集電極形成更快的集電極電流下降沿 ,同時也帶來比較低的損耗,另外也消 除了 “熱點” 。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 時間將會變得更長。

15. 5 正確的接通波形

三極管基極的接通過程是上面所提到的關斷過程的逆過程 。在這個過程中應盡 可能快地給出集電極高阻區導通的大量電流 。為了達到這個要求 ,基極電流應該較 大且上升沿應較陡 。因此載流子也應盡可能快地注入到集電極高阻區 。在導通周期時,開始時刻的接通電流在大部分保持期間內都應該相對高于所需 維持飽和的電流 。

15. 6 反非飽和驅動技術

為了減少存儲時間,一個最好的方法就是 :在“ 導通” 期間 ,只是給三極管的 基極加入適當的基極電流確保 三極管不會進入飽和狀態 。在這里提到了自限定反飽 和網絡二極管補償性鉗對于感性負載 ,除了基極電流的波形外 ,一般還需要在集電極與發射極之間提 供一個緩沖器 ,這個緩沖器能夠有助于防止二次擊穿。

應該記住的是 :與高壓功率管相,比,低壓功率管不一定會顯示出相同的特性 。 低壓功率管一般有一個參雜程度很大且電阻較小的集電極區 。在關斷期間 ,給該器 件加上快速的反向電壓卻未必會形成一個高阻區 。因此,對于低壓三極管來說 ,在 關斷的邊沿 ,用快速的反向基極偏壓能夠得到較快的反應速度和較短的存儲時間。


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