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高压双极型晶体管驱动

信息来源:本站 日期:2017-05-16 

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在离线反激变换器中用到高压双极型晶体管的地方 ,也许会碰到tl 800V 级别的电 压。V阳额定值在 400V 到 1000V 之间的高压晶体管与低压三极管的对应性能会有点 不同。这是由于高压器件的 结构与低压器件的结构有根本的不同 。

为了获得更有效 、更高速和更可靠的开关频率效果,我们应该使用正确的基极驱动电流波形。为了很好地解释宫,简单 γ解荷压双极型场效应晶体管的物理特性是有用的一般情况下高压器件的集电极部分有一块比较厚 的高阻材料区域 ,同时在基 射 区是低阻材料。由于这种电阻材料的物理结构 ,如果采用不合适的波形驱动 ,在基 极驱动信号下降沿的时候就可能会给基 射极一个反偏电压。这个反偏电压有效地 截断了基 射间二极管 ,从而使得晶体管进入关断状态 。在关闭的边沿集电极电流 转向基极 ,给了这个二极管一个关闭动作 。那么此时主极管的集电极一基极’区的工 作特性就和一个反偏二极管的工作特性 一样 ,它显示为一个缓慢的恢复特性曲线并 且有大的恢复充电 。

15. 2 二次击穿

对于具有集电极感性负载的晶体管在关 闭边沿时刻,这种缓慢地恢复特性曲线 是相当麻烦的 ,而集电极接的 电源变压器漏感可以看成感性负载 。

在集电极电感的续流作用下,晶体管在关闭的边沿时刻,保持导通的芯片部分继续保持导通 ,继续维持以前建立起米的集电极电流 。因此,晶体管在关闭边沿时 刻 ,反向偏压的类似 二极管的集电极  基极缓慢的阻碍作用不仅导致了一个缓慢的 、

耗散的关闭 ,还会导致因 电流被迫逐渐流入一个小的传导区而造成的芯片温度上升 的 “ 热点” 。正是这个 “热点” 使芯片过载 ,并会产生永久的失效 ,这种现象一般称为 “ 反向偏压的二次击穿” 。

15. 3 不正确的关断驱动波形

令人惊讶的是 ,对于集电极负载为电感的高压 三极管来说 ,正是由于这个在关 断期间积极快速的反向基极驱动的出现成了导致 二次击穿故障的主要原因。

在这种过分的反向关 断的驱动条件下 ,载流子从紧挨着基极的区域清除掉 ,给基 射极之间加上一个反向的偏压。一 它有效地截断了发射极 与调整管内部其他部分 的联系。在集电结中相对较 小的、高阻的区域用 1μ.s - 2μ.s 时间将缓慢地增大 ,使集 电极电流流入芯片中逐渐缩小的部分.结果,不仅它的开关效果将会变得相对较慢 ,进而在芯片的导通区逐渐增加强

度 ,这样将导致热点的形成 ,同时也会像前面提到的那样 ,将引起器件的故障。

正确的关断波形

如果在关断边沿时刻 、晶体管的基极电流减少得很慢 ,那么基 射极间的二极 管将不会反偏 ,晶体管的状态将保证完全关断 。发射极将继续处于导通状态 ,载梳 子也会完全地从区域表面清除掉。结果晶体管各部分在同一时刻将停止导通 。这时 将会在集电极形成更快的集电极电流下降沿 ,同时也带来比较低的损耗,另外也消 除了 “热点” 。但是采用这种方法 ,在三极管基极下降沿到集电极 下降沿之间的存储 时间将会变得更长。

15. 5 正确的接通波形

三极管基极的接通过程是上面所提到的关断过程的逆过程 。在这个过程中应尽 可能快地给出集电极高阻区导通的大量电流 。为了达到这个要求 ,基极电流应该较 大且上升沿应较陡 。因此载流子也应尽可能快地注入到集电极高阻区 。在导通周期时,开始时刻的接通电流在大部分保持期间内都应该相对高于所需 维持饱和的电流 。

15. 6 反非饱和驱动技术

为了减少存储时间,一个最好的方法就是 :在“ 导通” 期间 ,只是给三极管的 基极加入适当的基极电流确保 三极管不会进入饱和状态 。在这里提到了自限定反饱 和网络二极管补偿性钳对于感性负载 ,除了基极电流的波形外 ,一般还需要在集电极与发射极之间提 供一个缓冲器 ,这个缓冲器能够有助于防止二次击穿。

应该记住的是 :与高压功率管相,比,低压功率管不一定会显示出相同的特性 。 低压功率管一般有一个参杂程度很大且电阻较小的集电极区 。在关断期间 ,给该器 件加上快速的反向电压却未必会形成一个高阻区 。因此,对于低压三极管来说 ,在 关断的边沿 ,用快速的反向基极偏压能够得到较快的反应速度和较短的存储时间。


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