什么是功率晶体管:类型及其工作原理
晶体管是一种半导体设备，由威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·豪泽·布拉顿于1947年在贝尔实验室发明。它是任何数字元件的基本组成部分。发明的第一个晶体管是一个点接触晶体管．a的主要功能晶体管就是放大微弱信号并进行相应的调节。晶体管是用硅、锗或砷化镓等半导体材料制成的。根据其结构可分为BJT-双极结型晶体管(如结型晶体管、NPN型晶体管、PNP型晶体管)和FET-场效应型晶体管(如结型功能晶体管、金属氧化物晶体管、N沟道MOSFET、P沟道MOSFET)。还有功能性(如小信号晶体管、小开关晶体管、功率晶体管、高频晶体管、光电晶体管、单结晶体管)。它由三个主要部分组成:发射极(E)、基极(B)和集电极(C)，或者是源极(S)、漏极(D)和栅极(G)。
什么是功率晶体管?
三端器件是功率晶体管，它是专门设计来控制高电流电压额定值和处理设备或电路中大量功率电平的。的功率晶体管分类包括以下。
- 双极结型晶体管
- 金属氧化物半导体场效应晶体管(场效应管)
- 静电感应晶体管(sit)
- 绝缘栅双极晶体管(igbt)。
双极结型晶体管
BJT是一种双极结晶体管，它能够处理两个极性(空穴和电子)，它可以用作开关或放大器，也被称为电流控制装置。以下是a的特征权力是机器,他们是
- 它有更大的尺寸，所以最大的电流可以通过它
- 击穿电压高
- 具有较高的载流能力和大功率处理能力
- 它有一个较高的通态电压降
- 高功率应用程序。
MOSFET是FET晶体管的子分类，它是包含源极，基座和漏极端子的三端装置。MOSFET功能取决于通道的宽度。即如果频道宽度宽，则它有效地工作。以下是MOSFET的特征，
- 它也被称为电压控制器
- 不需要输入电流
- 高输入阻抗。
静电感应晶体管
它是一种具有高功率、高频率、垂直方向的三端设备。静态感应晶体管的主要优点是与场效应晶体管相比，它有更高的电压击穿。以下是静电感应晶体管的特点，
- 通道的长度很短
- 噪音是少
- 启动和关闭只需要几秒钟
- 终端电阻低。
绝缘栅双极晶体管（IGBT）
顾名思义，IGBT是FET和BJT晶体管的组合，其功能是基于其门，晶体管可以根据门打开或关闭。它们通常应用于电力电子设备，如逆变器、变换器和电源。bob足球体育app以下是绝缘栅双极晶体管(igbt)的特点，
- 在电路的输入端，损耗较小
- 功率增益更高。
功率晶体管的结构
功率晶体管BJT是一种垂直方向的器件，具有大面积的横截面，P型和n型层相互连接在一起。它可以设计使用p-n-p或者npn型晶体管。
下面的结构显示了一种P-N-P类型，它由三个终端发射极、基极和集电极组成。发射器的终端连接到高掺杂n型层,低于1016年的适度掺杂p-layer cm-3浓度存在,和1014轻掺杂n -层cm-3浓度,也称为收集器漂移区域,收集器漂移区域决定设备的击穿电压和底部,它有一个高掺杂的n+层，浓度为1019厘米-3的n型层，在那里集电极被蚀刻掉，用于用户界面。
功率晶体管的操作
功率晶体管BJT工作在四个区域的操作他们是
- 切断区域
- 活跃的地区
- 准饱和区域
- 硬饱和区域。
如果n-p-n功率晶体管是反向连接的，则称该功率晶体管处于切断模式偏见在哪里
案例(i):晶体管的基极端子连接到晶体管的负极和发射极端连接到正，并且
案例（ii）：晶体管的集电极端连接到负极，晶体管的基极端连接到正极，基极-发射极处于反向偏置。
因此不会有输出电流流向的晶体管IBE = 0,也不会有输出电流流经以来发射极IC = IB = 0表示晶体管处于关闭状态,切断区域。但是一小部分泄漏电流使晶体管从集电极到发射极，即ICEO。
当基极发射器区域是正向偏置和集电极基区域反向偏压时，算像晶体管仅是无效状态。因此，将在晶体管底座中的电流IB流程和电流IC通过集电器流到晶体管的发射极。当IB增加IC时也会增加。
如果基极-发射极和集电极-基极以转发偏置连接，则称晶体管处于准饱和阶段。如果基极-发射极和集电极-基极以转发偏置连接，则称晶体管处于硬饱和状态。
功率晶体管的V-I输出特性
可以以图形方式校准输出特性，如下所示，其中X轴表示VCE，Y轴代表IC。
- 下图代表了截止区、活动区、硬饱和区、准饱和区等多个区域。
- 对于不同的VBE值，有不同的电流值IB0、IB1、IB2、IB3、IB4、IB5、IB6。
- 当没有电流时，就意味着晶体管关闭了。但很少有ICEO的电流。
- 对于增加的值IB = 0, 1,2, 3, 4, 5。其中IB0为最小值，IB6为最大值。当VCE增加时，ICE也略有增加。其中IC = ßIB，因此该设备被称为电流控制设备。这意味着该设备处于有源区域，该区域存在特定的时间。
- 一旦IC达到最大晶体管交换到饱和区域。
- 其中有两个饱和区，准饱和区和硬饱和区。
- 当且仅当从开到关或从关到开的开关速度快时，晶体管被称为处于准饱和区。在中频应用中可以观察到这种类型的饱和。
- 虽然在硬饱和区域中，晶体管需要一定的时间来切换到关闭或关闭状态。在低频应用中观察到这种类型的饱和度。
优势
电力BJT的优点是，
- 电压增益高
- 电流的密度很高
- 正向电压低
- 带宽增益大。
缺点
电力BJT的缺点是:
- 热稳定性低
- 这是吵着
- 控制有点复杂。
应用程序
电力BJT的应用是，
常见问题
1)晶体管和功率晶体管的区别?
晶体管是三个或四端电子设备，其中在将输入电流施加到晶体管的一对端子上，可以观察到该晶体管的另一个端子中的电流的变化。晶体管用作开关或放大器。
而功率晶体管的作用类似于散热片，可以保护电路不受损害。它比普通晶体管的尺寸大。
2）。哪个晶体管区域使其从OFF或OFF开始更快地切换到？
当功率晶体管处于准饱和状态时，从开到关或从关到开的开关速度更快。
NPN或PNP晶体管中的N是什么意思?
NPN和PNP型晶体管中的N表示所用的电荷载流子的类型，其在N型中，大多数电荷载波是电子的。因此，在NPN中，两种N型电荷载体用p型夹在一起，并且在PNP单个n型电荷载体中夹在两个p型电荷载体之间。
晶体管的单位是什么?
电测量晶体管的标准单位分别是安培(a)、伏特(V)和欧姆(Ω)。
5）。晶体管是否在AC或DC上工作？
晶体管是一种可变电阻，可以在交流和直流工作，但不能从交流转换为直流或直流转换为交流。
晶体管是a的基本组件数字系统，根据它们的结构和功能，它们有两种类型。用于控制大电压和大电流的晶体管是功率BJT(双极晶体管)。它也被称为电压-电流控制装置，工作在4个区域的截止，有源，准饱和，硬饱和给晶体管的供应。功率晶体管的主要优点是它充当电流控制装置。
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