高壓雙極型晶體管基極驅(qū)動(dòng)的基本條件

電源適配器在離線(xiàn)反激變換器中用到高壓雙極型晶體管的地方也許會(huì)碰到800V級(jí)別的電壓。Vceo額定值在400~1000V之間的高壓晶體管與低壓三極管的對(duì)應(yīng)性能會(huì)有點(diǎn)不同。這是由于高壓器件的結(jié)構(gòu)與低壓器件的結(jié)構(gòu)有根本的不同。

為了獲得更有效、更高速和更可靠的開(kāi)關(guān)效果，我們應(yīng)該使用正確的基極驅(qū)動(dòng)電流波形，為了很好地解釋它，先來(lái)簡(jiǎn)單了解高壓雙極型晶體管的物理特性。

一般情況下高壓器件的集電極部分有一塊比較厚的高阻材料區(qū)域，同時(shí)在基一射區(qū)是低阻材料。如果采用不合適的波形驅(qū)動(dòng)，在基極驅(qū)動(dòng)信號(hào)下降沿的時(shí)候這些材料的電阻特性就可能會(huì)給基一射極一個(gè)反偏電壓。這個(gè)反偏電壓有效地截?cái)嗔嘶?射間二極管，從而使得晶體管進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)。在關(guān)閉的邊沿集電極電流轉(zhuǎn)向基極，給了這個(gè)二極管一個(gè)關(guān)閉動(dòng)作。那么此時(shí)三極管的集電極一基極區(qū)的工作特性就和一個(gè)反偏二極管的工作特性一樣，它顯示為一個(gè)緩慢的恢復(fù)特性曲線(xiàn)并且有大的恢復(fù)充電。

二次擊穿

對(duì)于具有集電極感性負(fù)載的晶體管，在關(guān)閉邊沿時(shí)刻這種緩慢地恢復(fù)特性曲線(xiàn)是相當(dāng)麻煩的，而集電極接的電源適配器變壓器漏感可以看成感性負(fù)載。

在集電極電感的續(xù)流作用下，晶體管在關(guān)閉的邊沿時(shí)刻，保持導(dǎo)通的芯片部分繼續(xù)保持導(dǎo)通，繼續(xù)維持以前建立起來(lái)的集電極電流。因此，晶體管在關(guān)閉邊沿時(shí)刻不僅導(dǎo)致了一個(gè)緩慢的、耗散的關(guān)閉，還會(huì)導(dǎo)致因電流被迫逐漸流入一個(gè)小的傳導(dǎo)區(qū)而造成的芯片溫度上升的“熱點(diǎn)”。

正是這個(gè)“熱點(diǎn)”使芯片過(guò)載并會(huì)產(chǎn)生水久的失效，這種現(xiàn)象一般稱(chēng)為“反向偏壓的二次擊穿”。

不正確地關(guān)斷驅(qū)動(dòng)波形

令人驚訝的是，對(duì)于集電極負(fù)載為電感的高壓三極管來(lái)說(shuō)，這個(gè)在關(guān)斷期間積極快速的反向基極驅(qū)動(dòng)的出現(xiàn)成了導(dǎo)致二次擊穿故障的主要原因。

在這種過(guò)分的反向關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)條件下，載流子從緊挨著基極的區(qū)域被清除掉，給基射極之間加上一個(gè)反向的偏壓。它有效地切斷了發(fā)射極與調(diào)整管內(nèi)部與其他部分的聯(lián)系。在集電結(jié)中相對(duì)較小的、高阻的區(qū)域?qū)⒃?μs~2μs內(nèi)緩慢地增大，使集電極電流流入芯片中逐漸縮小的部分。

結(jié)果，不僅它的開(kāi)關(guān)動(dòng)作將會(huì)變得相對(duì)較慢，芯片導(dǎo)通區(qū)域上承受的應(yīng)力也會(huì)逐漸增大。這樣將導(dǎo)致熱點(diǎn)的形成，甚至可能也會(huì)像前面提到的那樣，將引起器件的故障。