雙極型功率電晶體
正文
最普及的一種功率電晶體。通常簡稱功率電晶體。 其中大容量型又稱巨型電晶體，簡稱GTR。功率電晶體一般為功率集成器件,內含數十至數百個電晶體單元。圖1是功率電晶體的符號，其上e、b、c分別代表發射極、基極和集電極。按半導體的類型，器件被分成NPN型和PNP型兩種，矽功率電晶體多為前者。結構和工作原理 圖2是普通NPN型器件局部結構的剖面。圖中1為發射區，2為基區，3為集電區,4為發射結，5為集電結。圖3示其工作原理（對於PNP型器件,則需要將兩組電源極性反接）, 其中基極加0.6V左右的正向偏壓,集電極加高得多的反向偏壓（數十至數百伏）。發射結通過的電流，是由發射區注入到基區的電子形成的，這些電子的小部分在基區與空穴複合成為基極電流Ib，其餘大部分均能擴散到集電結而被其電場收集到集電區，形成集電極電流Ic。圖4是與圖3相對應的器件的共發射極輸出特性，它反映了器件的基極控制作用及不同的Ib下,Ic與Vce之間的關係。從圖4中看出,特性曲線明顯分成3個區。線上性區，Ic與Ib成比例並受其控制，器件具有放大作用（倍數β=Ic/Ib）；在截止區，器件幾乎不導電；在飽和區,器件的飽和壓降僅在1～2V上下(因飽和區妭CE太小，集電結電子收集效率很低，器件失去放大作用)。 進展和套用 20世紀50～60年代，功率電晶體主要是鍺合金管。它製作簡單，但耐壓不高（幾十伏），開關頻率也較低（十幾千赫）。80年代的大功率高壓器件大都為矽平面管,用二次擴散法製得。其中GTR的容量是所有功率電晶體中最大的，80年代中期已有600A/150V 、400A/550V、50A/1000V等幾種。GTR的開關頻率上限大致為100千赫。
功率電晶體廣泛套用於各種中小型電力電子電路作開關使用。GTR可用在如變頻器、逆變器、斬波器等裝置的主迴路上。由於GTR無須換流迴路,工作頻率也可比晶閘管至少高10倍，因此它能簡化線路，提高效率，在幾十千瓦的上述裝置中可以取代晶閘管。但GTR 的過載能力較差，耐壓也不易提高，容量較小。未採用複合電晶體結構時,GTR的放大倍數較低（10倍上下）。比起容量較低的功率場效應電晶體,GTR的開關頻率較低（採用複合結構時,頻率僅為1千赫左右）。所以，功率電晶體的套用受到一些限制。
自80年代中期以來,GTR正向大容量、複合管及模組組件化等方向發展，將在幾百千瓦或更大容量的裝置中取代晶閘管。
