高压(ya)双(shuang)极型晶体管驱动
信(xin)息来(lai)源：本站 日(ri)期：2017-05-16
在(zai)离线(xian)反激变换器(qi)(qi)中用到(dao)高压(ya)双(shuang)极型晶体管(guan)的(de)地方 ，也许会碰到(dao)tl 800V 级别的(de)电(dian) 压(ya)。V阳额定(ding)值在(zai) 400V 到(dao) 1000V 之(zhi)间(jian)的(de)高压(ya)晶体管(guan)与(yu)低(di)压(ya)三极管(guan)的(de)对应性能会有(you)(you)点 不同。这是由于高压(ya)器(qi)(qi)件的(de) 结构与(yu)低(di)压(ya)器(qi)(qi)件的(de)结构有(you)(you)根本的(de)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(yi)(yi)般(ban)情况(kuang)下高压(ya)器件的(de)(de)(de)(de)集电(dian)极(ji)(ji)(ji)部(bu)分有(you)一(yi)(yi)块比(bi)较厚 的(de)(de)(de)(de)高阻材料(liao)区域 ，同时(shi)在基(ji) 射 区是低阻材料(liao)。由于这种电(dian)阻材料(liao)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)结(jie)构 ，如果(guo)采(cai)用不合(he)适的(de)(de)(de)(de)波形驱(qu)(qu)动(dong) ，在基(ji) 极(ji)(ji)(ji)驱(qu)(qu)动(dong)信号下降沿(yan)的(de)(de)(de)(de)时(shi)候(hou)就可能会给基(ji) 射极(ji)(ji)(ji)一(yi)(yi)个(ge)(ge)反偏电(dian)压(ya)。这个(ge)(ge)反偏电(dian)压(ya)有(you)效地 截(jie)断了(le)基(ji) 射间二极(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan) ，从而使得晶体管(guan)(guan)进入关断状态 。在关闭的(de)(de)(de)(de)边沿(yan)集电(dian)极(ji)(ji)(ji)电(dian)流(liu) 转向基(ji)极(ji)(ji)(ji) ，给了(le)这个(ge)(ge)二极(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)一(yi)(yi)个(ge)(ge)关闭动(dong)作(zuo) 。那么此时(shi)主极(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)集电(dian)极(ji)(ji)(ji)一(yi)(yi)基(ji)极(ji)(ji)(ji)’区的(de)(de)(de)(de)工(gong) 作(zuo)特(te)性就和(he)一(yi)(yi)个(ge)(ge)反偏二极(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)特(te)性 一(yi)(yi)样 ，它显示(shi)为(wei)一(yi)(yi)个(ge)(ge)缓慢的(de)(de)(de)(de)恢复(fu)特(te)性曲线并 且有(you)大的(de)(de)(de)(de)恢复(fu)充电(dian) 。
15. 2 二次(ci)击穿
对于具有(you)集(ji)电极感性(xing)负载(zai)的(de)晶体管在关(guan) 闭边(bian)沿时(shi)刻，这种(zhong)缓慢地恢复特性(xing)曲线 是(shi)相当(dang)麻烦的(de) ，而集(ji)电极接的(de) 电源变压器(qi)漏感可以看成(cheng)感性(xing)负载(zai) 。
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(qi)米的(de)集电(dian)极(ji)(ji)电(dian)流 。因此(ci)，晶体管在关闭边沿时 刻 ，反(fan)向(xiang)偏(pian)压的(de)类似 二极(ji)(ji)管的(de)集电(dian)极(ji)(ji) 基极(ji)(ji)缓慢的(de)阻碍作(zuo)用不仅导致了一个(ge)缓慢的(de) 、
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(shi)这个(ge) “热点(dian)” 使芯片过载 ，并(bing)会产生永(yong)久的失(shi)效 ，这种现(xian)象一般称(cheng)为 “ 反向(xiang)偏压的二次击穿” 。
15. 3 不正确的关断(duan)驱动波(bo)形
令人惊讶的(de)是(shi) ，对于集电(dian)极负载(zai)为电(dian)感的(de)高(gao)压 三极管(guan)来说 ，正(zheng)是(shi)由于这个(ge)在(zai)关 断期间积(ji)极快速(su)的(de)反(fan)向基极驱(qu)动的(de)出(chu)现成了导致 二次击穿故障的(de)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(ji) 射(she)极之间加上(shang)一(yi)个反向的偏压。一(yi) 它有(you)效(xiao)地(di)截(jie)断了发射(she)极 与调整(zheng)管内部(bu)其(qi)他部(bu)分(fen) 的联系。在集电(dian)结中相(xiang)对较 小(xiao)的、高阻的区域用 1μ.s - 2μ.s 时间将(jiang)缓慢(man)地(di)增大(da) ，使集 电(dian)极电(dian)流(liu)流(liu)入芯片中逐(zhu)渐(jian)缩小(xiao)的部(bu)分(fen)．结果(guo)，不仅它的(de)开关(guan)效(xiao)果(guo)将会(hui)变得相对较(jiao)慢 ，进而在芯(xin)片的(de)导通(tong)区逐渐增加强(qiang)
度 ，这样将(jiang)导致(zhi)热点(dian)的(de)形成 ，同时也会像前面(mian)提(ti)到的(de)那样 ，将(jiang)引起器件的(de)故障。
正确的关断波形
如果(guo)在(zai)(zai)关(guan)断边沿时(shi)(shi)(shi)刻 、晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)的基极(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)流减少得很慢 ，那么基 射(she)极(ji)(ji)(ji)间的二极(ji)(ji)(ji) 管(guan)将(jiang)(jiang)不会反偏 ，晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)的状态将(jiang)(jiang)保证完(wan)全关(guan)断 。发射(she)极(ji)(ji)(ji)将(jiang)(jiang)继续处于导通(tong)状态 ，载梳 子也(ye)会完(wan)全地从区域(yu)表面(mian)清除掉。结(jie)果(guo)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)各部分在(zai)(zai)同一(yi)时(shi)(shi)(shi)刻将(jiang)(jiang)停(ting)止导通(tong) 。这时(shi)(shi)(shi) 将(jiang)(jiang)会在(zai)(zai)集(ji)(ji)电(dian)(dian)极(ji)(ji)(ji)形(xing)成更(geng)(geng)快的集(ji)(ji)电(dian)(dian)极(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)流下(xia)(xia)降沿 ，同时(shi)(shi)(shi)也(ye)带来比(bi)较低的损(sun)耗，另外也(ye)消 除了 “热(re)点” 。但(dan)是采用这种方法 ，在(zai)(zai)三极(ji)(ji)(ji)管(guan)基极(ji)(ji)(ji)下(xia)(xia)降沿到集(ji)(ji)电(dian)(dian)极(ji)(ji)(ji) 下(xia)(xia)降沿之(zhi)间的存(cun)储(chu) 时(shi)(shi)(shi)间将(jiang)(jiang)会变得更(geng)(geng)长。
15. 5 正(zheng)确的(de)接通波形(xing)
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(zai)导(dao)通(tong)周期时(shi)，开始时(shi)刻(ke)的接通(tong)电流在(zai)大(da)部分保持期间内都应该(gai)相对高(gao)于所需 维持(chi)饱(bao)和(he)的电流 。
15. 6 反非饱和驱动技(ji)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(yu)感性负(fu)载 ，除(chu)了基极电流的波形外 ，一般(ban)还需要在集电极与发射极之间提 供一个缓(huan)冲器(qi) ，这个缓(huan)冲器(qi)能够有助于(yu)防止二次击穿(chuan)。
应该记住(zhu)的(de)(de)(de)(de)是 ：与高压(ya)功率(lv)(lv)管(guan)(guan)相，比，低压(ya)功率(lv)(lv)管(guan)(guan)不一(yi)定(ding)会显示出相同的(de)(de)(de)(de)特性 。 低压(ya)功率(lv)(lv)管(guan)(guan)一(yi)般有(you)一(yi)个参杂程度很大(da)且电阻较小的(de)(de)(de)(de)集电极区(qu) 。在(zai)关断期间 ，给(ji)该器 件加上(shang)快速(su)的(de)(de)(de)(de)反向电压(ya)却未必(bi)会形(xing)成一(yi)个高阻区(qu) 。因此(ci)，对于低压(ya)三极管(guan)(guan)来说 ，在(zai) 关断的(de)(de)(de)(de)边沿 ，用快速(su)的(de)(de)(de)(de)反向基极偏压(ya)能够得到较快的(de)(de)(de)(de)反应速(su)度和较短的(de)(de)(de)(de)存储时间。
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