高压双极(ji)型(xing)晶(jing)体管(guan)驱动
信息(xi)来源：本(ben)站 日(ri)期：2017-05-16
在离线(xian)反激变(bian)换器(qi)(qi)中用到(dao)(dao)高(gao)压双极(ji)型(xing)晶(jing)体管的(de)(de)(de)地方 ，也许会碰到(dao)(dao)tl 800V 级别的(de)(de)(de)电 压。V阳额定值(zhi)在 400V 到(dao)(dao) 1000V 之间的(de)(de)(de)高(gao)压晶(jing)体管与低压三(san)极(ji)管的(de)(de)(de)对应性(xing)能会有点 不(bu)同。这是(shi)由于高(gao)压器(qi)(qi)件的(de)(de)(de) 结(jie)构与低压器(qi)(qi)件的(de)(de)(de)结(jie)构有根本的(de)(de)(de)不(bu)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)般情况下高压(ya)器件的(de)(de)集(ji)电(dian)(dian)极(ji)部分有(you)一(yi)块比较厚 的(de)(de)高阻(zu)材(cai)料区(qu)域 ，同时(shi)在基(ji)(ji) 射(she) 区(qu)是(shi)低阻(zu)材(cai)料。由于这种电(dian)(dian)阻(zu)材(cai)料的(de)(de)物理结构 ，如果采用(yong)不(bu)合适的(de)(de)波形驱(qu)动 ，在基(ji)(ji) 极(ji)驱(qu)动信号下降沿(yan)的(de)(de)时(shi)候就可(ke)能会给(ji)基(ji)(ji) 射(she)极(ji)一(yi)个(ge)(ge)反偏电(dian)(dian)压(ya)。这个(ge)(ge)反偏电(dian)(dian)压(ya)有(you)效地 截(jie)断了基(ji)(ji) 射(she)间二极(ji)管(guan) ，从而使得晶(jing)体管(guan)进入关断状态 。在关闭(bi)的(de)(de)边沿(yan)集(ji)电(dian)(dian)极(ji)电(dian)(dian)流 转(zhuan)向基(ji)(ji)极(ji) ，给(ji)了这个(ge)(ge)二极(ji)管(guan)一(yi)个(ge)(ge)关闭(bi)动作 。那么此时(shi)主极(ji)管(guan)的(de)(de)集(ji)电(dian)(dian)极(ji)一(yi)基(ji)(ji)极(ji)’区(qu)的(de)(de)工(gong) 作特性(xing)就和(he)一(yi)个(ge)(ge)反偏二极(ji)管(guan)的(de)(de)工(gong)作特性(xing) 一(yi)样 ，它显示为一(yi)个(ge)(ge)缓慢的(de)(de)恢复(fu)特性(xing)曲线并 且有(you)大的(de)(de)恢复(fu)充电(dian)(dian) 。
15. 2 二次击(ji)穿(chuan)
对于具有集电(dian)极感性负(fu)载(zai)的晶体(ti)管在关 闭(bi)边沿(yan)时刻(ke)，这种缓慢地恢(hui)复特性曲线 是相(xiang)当麻(ma)烦的 ，而集电(dian)极接的 电(dian)源(yuan)变压器漏感可(ke)以(yi)看(kan)成感性负(fu)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(ji)续保持(chi)导通(tong) ，继(ji)续维持(chi)以前建(jian)立(li)起米(mi)的(de)集电(dian)极(ji)电(dian)流(liu) 。因此，晶(jing)体管(guan)在(zai)关闭边沿时 刻 ，反向(xiang)偏压(ya)的(de)类似 二极(ji)管(guan)的(de)集电(dian)极(ji) 基极(ji)缓慢的(de)阻碍作用不仅导致(zhi)了(le)一个缓慢的(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” 。正是这(zhei)个 “热(re)点” 使芯片过载(zai) ，并(bing)会产生永久的失效 ，这(zhei)种现象一般称为 “ 反向(xiang)偏(pian)压的(de)二次击穿” 。
15. 3 不正确的关(guan)断驱动波形
令人惊讶的(de)是 ，对(dui)于集电极(ji)(ji)负载为电感(gan)的(de)高压 三极(ji)(ji)管来说(shuo) ，正是由于这个(ge)在关(guan) 断期间积极(ji)(ji)快(kuai)速的(de)反向基极(ji)(ji)驱动的(de)出现(xian)成(cheng)了(le)导(dao)致 二次击穿故障(zhang)的(de)主要(yao)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(ji)之间加(jia)上一个反向的(de)(de)(de)偏压。一 它有效(xiao)地(di)截(jie)断了发射极(ji) 与调整管内部(bu)其他部(bu)分(fen) 的(de)(de)(de)联系(xi)。在集电结中相对较 小的(de)(de)(de)、高阻的(de)(de)(de)区域用 1μ.s - 2μ.s 时间将(jiang)缓慢地(di)增大 ，使(shi)集 电极(ji)电流(liu)流(liu)入芯片中逐渐缩小的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)．结(jie)果，不仅它的开关效果将(jiang)会变(bian)得(de)相对较慢 ，进而在芯片(pian)的导通区逐渐增加强
度 ，这样将导致热(re)点(dian)的(de)形成(cheng) ，同时也会像(xiang)前(qian)面提到(dao)的(de)那样 ，将引起器件(jian)的(de)故障。
正确(que)的关(guan)断(duan)波形
如果(guo)在关(guan)断边沿(yan)时(shi)(shi)刻(ke) 、晶体管(guan)(guan)的(de)(de)基(ji)(ji)极(ji)(ji)电(dian)流减少得(de)很慢 ，那(nei)么基(ji)(ji) 射极(ji)(ji)间的(de)(de)二极(ji)(ji) 管(guan)(guan)将不会(hui)反偏(pian) ，晶体管(guan)(guan)的(de)(de)状态(tai)将保证完(wan)(wan)全关(guan)断 。发射极(ji)(ji)将继续处于导(dao)通状态(tai) ，载梳 子(zi)也会(hui)完(wan)(wan)全地从区域表面清除(chu)掉。结(jie)果(guo)晶体管(guan)(guan)各部分在同一(yi)时(shi)(shi)刻(ke)将停止导(dao)通 。这时(shi)(shi) 将会(hui)在集电(dian)极(ji)(ji)形成(cheng)更快的(de)(de)集电(dian)极(ji)(ji)电(dian)流下(xia)(xia)降沿(yan) ，同时(shi)(shi)也带来(lai)比(bi)较低的(de)(de)损耗，另外也消 除(chu)了(le) “热点” 。但是采用这种方法 ，在三(san)极(ji)(ji)管(guan)(guan)基(ji)(ji)极(ji)(ji)下(xia)(xia)降沿(yan)到集电(dian)极(ji)(ji) 下(xia)(xia)降沿(yan)之(zhi)间的(de)(de)存储 时(shi)(shi)间将会(hui)变(bian)得(de)更长。
15. 5 正确(que)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(tong)周期时，开始时刻(ke)的(de)接通(tong)电流在大(da)部分保持期间内都应该相对高(gao)于(yu)所(suo)需 维持(chi)饱和的电流 。
15. 6 反非饱(bao)和驱动(dong)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感性负载 ，除(chu)了基极电流的波形外(wai) ，一般还需要(yao)在集电极与(yu)发射(she)极之间提 供一个缓冲器 ，这(zhei)个缓冲器能够有助于防止(zhi)二次击穿(chuan)。
应(ying)该(gai)记住的(de)(de)是 ：与高压功(gong)率(lv)管(guan)相(xiang)，比，低压功(gong)率(lv)管(guan)不(bu)一(yi)定会(hui)显示出相(xiang)同(tong)的(de)(de)特(te)性 。 低压功(gong)率(lv)管(guan)一(yi)般有一(yi)个参杂程(cheng)度(du)很大且电(dian)(dian)阻较小的(de)(de)集(ji)电(dian)(dian)极(ji)区(qu) 。在关(guan)(guan)断期间 ，给该(gai)器(qi) 件(jian)加上快速的(de)(de)反向电(dian)(dian)压却未(wei)必(bi)会(hui)形成一(yi)个高阻区(qu) 。因此，对于低压三极(ji)管(guan)来(lai)说 ，在 关(guan)(guan)断的(de)(de)边沿(yan) ，用快速的(de)(de)反向基极(ji)偏压能(neng)够得到较快的(de)(de)反应(ying)速度(du)和(he)较短的(de)(de)存储时间。
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