模拟电路设计系列:中高压三极管BJT基本介绍

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一:中高压三极管BJT结构

结构简单

只有几层layer,进入门槛很低,成本也就相对比较低。


2. 比较厚的漂移区(n-)

1)可以设计很高的反向击穿电压(很高的Vcbo);

2)如果工作在准饱和区,导通损耗就比较大;

3)较慢的动态响应(较大的开关损耗);

4)参数对温度很敏感;

5)驱动设计比较复杂;

6)二次击穿效应;

二:主要参数


1)Vceo:B极(基极)开路的时候,C极(集电极)与E极(发射极)之间的最高耐压;

2)Vces:B极与E极之间短路时,C极与E极之间的最高耐压;

3)Vcev:B极与E极之间加反向电压时,C极与E极之间的最高耐压;

4)Vcbo:当E极开路时,C极与B 极之间的最高耐压;

5)Vebo:当C极电流为0时,E极与B极之间的最高耐压;

6)Icn(典型集电极电流):连续流过三极管的电流;

7)Icmax:流过三极管的最大电流,一般是Icn的1.5~2倍。

三:开关过程

1)Turn-On 过程

a) Ib越大,转换过程越快,开通损耗也就越小

b)Qb: Active mode; Qc: Quasi-Saturation; Qd: Hard-Saturation

2) On-State 状态

a) 运行状态下的Ic通常是Icn的0.3~0.7倍;

b) 基极驱动电流Ib一定要保证三极管工作在正确的saturation状态,确保三极管损耗相对优化,通常来讲,Ic/10<Ib<Ic/5

Overdrive: 驱动电流过大(βIb>Ic),有过多的电荷存储效应

Underdrive: 驱动电流不足

3)Turn off 过程

a) 快速的dIb/dt,可以缩短Vce达到关断稳态电压时的时间;

b) 快速的dIb/dt,如果控制不当,也会导致较长的Ic拖尾现象,反而会增加关断损耗。

关断过程对温度是最敏感的,这也是BJT高温失效的最主要原因。

关断过程分为三段:

第一段:Ic从100%降到85%左右,电压开始以比较低的速率(dv/dt)开始增加;

第二段:Ic迅速的降到15%左右,Vce到达最大值;

第三段:Ic进一步降低直至为0,这一时间Vce一直保持不变,为最大值。

设计驱动电流Ib时,需要根据不同BJT的规格,结合Ib,Ic以及Vce的波形进行最优化设计。

4)off 状态

a) 如果关断时BJT上的电压<Vceo,此时Vbe一定要≤0;

b) 如果关断时BJT上的电压是Vceo<V<Vces,那Vbe最好要≤-1.5V,一般来讲,建议区间为-3V到-7V之间。

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