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。

电力晶体管图形符号

图1 电力晶体管的结构及电气图形符号晶体管电路有共发射极、共基极、共集电极三种接法。电力晶体管常用共发射极接法。图2给出了共发射极接法时电力晶体管内部主要载流子流动情况示意图。图中,1为从基极注入的越过正向偏置发射结的空穴,2为与电子复合的空穴,3为因热骚动产生的载流子构成的集电结漏电流,4为越过集电结形成集电极电流的电子,5为发射极电子流在基极中因复合而失去的电子。

电力晶体管图形符号

图2 电力晶体管内载流子的流动

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