「MMBTA42」电力晶体管分类|结构|原理|特点

型号：MMBTA42(500mA,300V)

封装：SOT-89/TO-92

品牌：壹芯微|类型：晶体管TRANSISTORS

多种封装 尺寸不同 参数一致 免费样品 欢迎咨询

电力晶体管按英文Giant Transistor--GTR，是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor-BJT)，所以有时也称为Power BJT;但其驱动电路复杂，驱动功率大；GTR和普通双极结型晶体管的工作原理是一样的。

一、电力晶体管分类及图形符号

电力晶体管分类

目前常用的电力晶体管的单管、达林顿管和模块这3种类型。

1. 单管电力晶体管

NPN三重扩散台面型结构是单管电力晶体管的典型结构，这种结构可靠性高，能改善器件的二次击穿特性，易于提高耐压能力，并易于散出内部热量。

2. 达林顿电力晶体管

达林顿结构的电力晶体管是由2个或多个晶体管复合而成，可以是PNP型也可以是NPN型，其性质取决于驱动管，它与普通复合三极管相似。达林顿结构的电力晶体管电流放大倍数很大，可以达到几十至几千倍。虽然达林顿结构大大提高了电流放大倍数，但其饱和管压降却增加了，增大了导通损耗，同时降低了管子的工作速度。

3. 电力晶体管模块

目前作为大功率的开关应用还是电力晶体管模块，它是将电力晶体管管芯及为了改善性能的1个元件组装成1个单元，然后根据不同的用途将几个单元电路构成模块，集成在同一硅片上。这样，大大提高了器件的集成度、工作的可靠性和性能/价格比，同时也实现了小型轻量化。目前生产的电力晶体管模块，可将多达6个相互绝缘的单元电路制在同一个模块内，便于组成三相桥电路。

电力晶体管图形符号

电力晶体管通常用GTR表示，GTR是巨型晶体管Giant Transis tor的缩写。电力晶体管的电流是由电子和空穴两种载流子运动而形成的，故又称为双极型电力晶体管。

在各种自关断器件中，电力晶体管的应用最为广泛。在数百千瓦以下的低压电力电子装置中，使用最多的就是电力晶体管。

电力晶体管的结构和工作原理都和小功率晶体管非常类似。电力晶体管是由三层硅半导体、两个PN结构成的。它和小功率晶体管一样，也有PNP和NPN两种结构。因为在同样结构参数和物理参数的条件下，NPN晶体管比PNP晶体管性能优越得多，所以高压大功率电力晶体管多用NPN结构，本节主要研究这种结构的器件。

图1-a是NPN型电力晶体管的结构图，图1-b是其电气图形符号。大多数电力晶体管是用三重扩散法制作的，或者是在集电区高掺杂的N+硅衬底上用外延生长法生长一层N漂移层，然后在上面扩散P基区，接着扩散高掺杂的N+发射区。基极和发射极在一个平面上制成叉指式，以减少电流集中，提高器件的通流能力。

二、电力晶体管结构及工作原理

电力晶体管有与一般双极型晶体管相似的结构、工作原理和特性。它们都是3层半导体，2个PN结的三端器件，有PNP和NPN这2种类型，但GTR多采用NPN型。

在应用中，GTR一般采用共发射极接法。集电极电流i c与基极电流i b的比值为β=i c/i b 式中，β称为GTR的电流放大系数，它反映出基极电流对集电极电流的控制能力。单管GTR的电流放大系数很小，通常为10左右。

在考虑集电极和发射极之间的漏电流时，i c=βi b+I c e o （2）GTR的结构和工作原理与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的。

最主要的特性是耐压高、电流大、开关特性好。

三、电力晶体管特点

1. 输出电压

可以采用脉宽调制方式，故输出电压为幅值等于直流电压的强脉冲序列。

2. 载波频率

由于电力晶体管的开通和关断时间较长，故允许的载波频率较低，大部分变频器的上限载波频率约为1.2～1.5kHz左右。

3. 电流波形

因为载波频率较低，故电流的高次谐波成分较大。这些高次谐波电流将在硅钢片中形成涡流，并使硅钢片相互间因产生电磁力而振动，并产生噪音。又因为载波频率处于人耳对声音较为敏感的区域，故电动机的电磁噪音较强。

4. 输出转矩

因为电流中高次谐波的成分较大，故在50Hz时，电动机轴上的输出转矩与工频运行时相比，略有减小。

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