電力晶體管（GTR）
術語用法：
電力晶體管（Giant Transistor—GTR，直譯為巨型晶體管）
耐高電壓、大電流的雙極結型晶體管（Bipolar Junction Transistor—BJT），英文有時候也稱為Power BJT在電力電子技術的范圍內(nèi)，GTR與BJT這兩個名稱等效應用20世紀80年代以來，在中、小功率范圍內(nèi)取代晶閘管，但目前又大多被IGBT和功率MOSFET取代
1. GTR的結構和工作原理
基本原理與普通的雙極結型晶體管是一樣的主要特性是耐壓高、電流大、開關特性好通常采用至少由兩個晶體管按達林頓接法組成的單元結構采用集成電路工藝將許多這種單元并聯(lián)而成分為NPN和PNP兩種結構，一般為NPN結構，PNP結構耐壓低，
2. GTR的基本特性
（1）靜態(tài)特性
共發(fā)射極接法時的典型輸出特性分為：截止區(qū)、有源區(qū)（放大區(qū)）和飽和區(qū)
電力電子電路中GTR工作在開關狀態(tài)，即工作在截止區(qū)或飽和區(qū)。在截止區(qū)和飽和區(qū)之間過渡時，要經(jīng)過有源區(qū)
UCEO為基極開路時集、射極之間的擊穿電壓；UCES為基極和發(fā)射極短接時集、射極之間的擊穿電壓；UCEX為發(fā)射極反偏時集、射極之間的擊穿電壓；UCBO為發(fā)射極開路時集電極與基極之間的擊穿電壓
（a）GTR共射接法（b）共射接法輸出特性
（a）截止區(qū)（又稱阻斷區(qū)）
iB＝0，開關處于斷態(tài)
GTR承受高電壓而僅有極小的漏電流存在
集電結反偏UBC<0，發(fā)射結反偏UBE<0 ；或集電結反偏UBC<0 ，發(fā)射結偏壓為零UBE=0
（b）有源區(qū)（又稱放大區(qū)或線性區(qū)）
iC與iB之間呈線性關系，特性曲線近似平直
UBC<0， UBE>0
對于工作于開關狀態(tài)的GTR來說，應當盡量避免工作于有源區(qū)，否則功耗很大，要快速通過有源區(qū)，實現(xiàn)截止與飽和之間的狀態(tài)轉換。
（c）飽和區(qū)
開關處于通態(tài)，iB變化時，iC不再隨之變化
導通電壓和電流增益均很小
UBC>0， UBE>0
（d）準飽和區(qū)
指有源區(qū)與飽和區(qū)之間的一段區(qū)域，即特性曲線明顯彎曲的部分
iC與iB之間不再呈線性關系，UBC<0， UBE>0
（e）失控區(qū)
當UCE 超過一定值時，晶體管進入失控區(qū)，會導致雪崩擊穿。
UCEO：基極開路，對應的反向擊穿電壓；
UCEs ：基極和發(fā)射極短路所對應的電壓；
UCEx : 基極負偏所對應的電壓。
（2）動態(tài)特性
開通過程
延遲時間td和上升時間tr，二者之和為開通時間tontd主要是由發(fā)射結勢壘電容和集電結勢壘電容充電產(chǎn)生的。增大IB1的幅值并增大diB/dt，可縮短延遲時間，同時可縮短上升時間，從而加快開通過程
GTR的開通和關斷過程電流波形
關斷過程
儲存時間ts和下降時間tf，二者之和為關斷時間toff
ts是用來除去飽和導通時儲存在基區(qū)的載流子的，是關斷時間的主要部分
減小導通時的飽和深度以減小儲存的載流子，或者增大基極抽取負電流IB2的幅值和負偏壓，可縮短儲存時間，從而加快關斷速度
減小導通時的飽和深度的負面作用是會使集電極和發(fā)射極
間的飽和導通壓降UCES增加，從而增大通態(tài)損耗
GTR的開關時間在幾微秒以內(nèi)，比晶閘管和GTO都短很多
3. GTR的主要參數(shù)
電流放大倍數(shù)? 、直流電流增益hFE（一般可認為hFE ）、集射極間漏電流ICEO、集射極間飽和壓降UCES、開通時間ton和關斷時間toff ; 之外有：
1）最高工作電壓UCEM
GTR上電壓超過規(guī)定值時會發(fā)生擊穿
擊穿電壓不僅和晶體管本身特性有關，還與外電路接法有關如圖所示，有UCBO> UCEX> UCES> UCEO，實際使用時，為
確保安全，最高工作電壓要比UCEO低得多
2） 集電極最大允許電流ICM
通常規(guī)定為hFE下降到規(guī)定值的1/2~1/3時所對應的IC實際使用時要留有裕量，只能用到ICM的一半或稍多一點
3） 集電極最大耗散功率PCM
最高工作溫度下允許的耗散功率產(chǎn)品說明書中給PCM時同時給出殼溫TC，間接表示了最高工作溫度
4. GTR的二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)
一次擊穿
集電極電壓升高至擊穿電壓時，IC迅速增大，出現(xiàn)雪崩擊穿
特點：在IC增大過程中，集電結電壓基本不變，只要IC不超過限度，GTR一般不會損壞，工作特性也不變；
二次擊穿
一次擊穿發(fā)生時IC增大到某個臨界點時會突然急劇上升，并伴隨集電極電壓的陡然下降，即出現(xiàn)了負阻效應，這種現(xiàn)象稱為二次擊穿。
二次擊穿的持續(xù)時間很短，一般在納秒至微秒范圍，常常立即導致器件的永久損壞，必需避免。
安全工作區(qū)（Safe Operating Area——SOA）最高電壓UCEM、集電極最大電流ICM、最大耗散功率PCM、
二次擊穿臨界線PSB
限定（GTR特有）
電力電子器件都有安全
工作區(qū)，通常由最大工作電流、最大耗散功率、最高工作電壓構成。實際應用時器件必須工作于安全工作區(qū)的范圍內(nèi)，以免損壞。
