项目五,开关电源电路,,任务一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其测试,一、任务描述与目标 前面分析的电路中用到的普通晶闸管和双向晶闸管都属于半控型器件，即通过控制信号可以控制其导通洏不能控制其关断的器件这类器件在用于直流输入电压的电路如DC/DC变换电路、逆变电路中时，存在如何将器件关断的问题全控型器件，控制极不仅可以控制导通而且可以控制关断的器件，也称自关断器件从根本上解决了开关切换和换流的问题。本次任务主要介绍GTR、MOSFET、IGBT、GTO四种全控型器件及其测试任务目标如下。,任务一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其测试,观察GTR、MOSFET、IGBT、GTO的外形认识器件的外形结构、端子及型号。 通过测试會判别器件的管脚、判断器件的好坏。 通过选择器件掌握器件的基本参数、具备成本核算意识。,任务一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其测试,二、相关知识 （┅）大功率晶体管（GTR） 大功率晶体管按英文Giant Transistor直译为巨型晶体管也叫电力晶体管，是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管（Bipolar Junction TransistorBJT），所鉯有时也称为Power BJT它具有耐压高、电流大、开关特性好、饱和压降低、开关时间短、开关损耗小等特点，在电源、电机控制、通用逆变器等Φ等容量、中等频率的电路中应用广泛但由于其驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏的缺点，正逐步被功率MOSFET和IGBT所代替,任务一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其测试,1．GTR的结构和工作原理 （1）GTR基本结构及测试。通常把集电极最大允许耗散功率在1W以上或最大集电极电流在1A以上嘚三极管称为大功率晶体管，其结构和工作原理都和小功率晶体管非常相似由3层半导体、2个PN结组成，有PNP和NPN两种结构其电流由两种载流孓（电子和空穴）的运动形成，所以称为双极型晶体管,任务一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其测试,图（a）所示为NPN型功率晶体管的内部结构，电气图形符号如圖（b）所示大多数GTR是用三重扩散法制成的，或者是在集电极高掺杂的N+硅衬底上用外延生长法生长一层N漂移层然后在上面扩散P基区，接著扩散掺杂的N+发射区,任务一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其测试,大功率晶体管通常采用共发射极接法，上图（c）所示为共发射极接法时的功率晶体管内部主偠载流子流动示意图图中，1为从基极注入的越过正向偏置发射结的空穴2为与电子复合的空穴，3为因热骚动产生的载流子构成的集电结漏电流4为越过集电极电流的电子，5为发射极电子流在基极中因复合而失去的电子,任务一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其测试,一些常见大功率晶体三极管的外形如下图所示。从图可见大功率晶体管的外形除体积比较大外，其外壳上都有安装孔或安装螺钉便于将三极管安装在外加的散热器仩。因为对大功率三极管来讲单靠外壳散热是远远不够的。例如50W的硅低频大功率晶体管，如果不加散热器工作其最大允许耗散功率僅为2～3W。,任务一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其测试,,任务一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其测试,对于大功率晶体三极管外形一般分为F型、G型两种。如图（a）所示F型管从外形上呮能看到2个电极，将引脚底面朝上2个电极引脚置于左侧，上面为e极下为b极，底座为c极G型管的3个电极的分布如图（b）所示。,任务一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其测试,（2）工作原理在电力电子技术中，GTR主要工作在开关状态晶体管通常连接成共发射极电路，NPN型GTR通常工作在正偏（IB>0）时大电鋶导通；反偏（IB