功率晶體管系

功率晶體管系第1頁(yè)/共24頁(yè)一.GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理1.GTR的結(jié)構(gòu)基極bP基區(qū)N漂移區(qū)N+襯底基極b發(fā)射極c集電極cP+P+N+bec第2頁(yè)/共24頁(yè)一.GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理一般采用共發(fā)射極接法，集電極電流ic與基極電流ib之比為：

——GTR的電流放大系數(shù)，反映了基極電流對(duì)集電極電流的控制能力?？昭麟娮恿鱁bEcibic=bibie=(1+b)ib2.GTR的工作原理第3頁(yè)/共24頁(yè)一.GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理當(dāng)考慮到集電極和發(fā)射極間的漏電流Iceo時(shí)，ic和ib的關(guān)系為ic=ib+Iceo產(chǎn)品說(shuō)明書中通常給直流電流增益hFE——在直流工作情況下集電極電流與基極電流之比。一般可認(rèn)為hFE單管GTR的

值比小功率的晶體管小得多，通常為10－25，采用達(dá)林頓接法可有效增大電流增益。第4頁(yè)/共24頁(yè)二.GTR的基本特性1.

靜態(tài)特性共發(fā)射極接法時(shí)的典型輸出特性：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)在開關(guān)過(guò)程中，即在截止區(qū)和飽和區(qū)之間過(guò)渡時(shí)，要經(jīng)過(guò)放大區(qū)。在電力電子電路中GTR工作在開關(guān)狀態(tài)，即工作在截止區(qū)或飽和區(qū)。第5頁(yè)/共24頁(yè)二.GTR的基本特性2.

動(dòng)態(tài)特性A.開通過(guò)程延遲時(shí)間td和上升時(shí)間tr，二者之和為開通時(shí)間tontd主要是由發(fā)射結(jié)勢(shì)壘電容和集電結(jié)勢(shì)壘電容充電產(chǎn)生的。增大ib的幅值并增大dib/dt，可縮短延遲時(shí)間，同時(shí)可縮短上升時(shí)間，從而加快開通過(guò)程。第6頁(yè)/共24頁(yè)二.GTR的基本特性B.關(guān)斷過(guò)程儲(chǔ)存時(shí)間ts和下降時(shí)間tf，二者之和為關(guān)斷時(shí)間toffts是用來(lái)除去飽和導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存在基區(qū)的載流子的，是關(guān)斷時(shí)間的主要部分。減小導(dǎo)通時(shí)的飽和深度以減小儲(chǔ)存的載流子，或者增大基極抽取負(fù)電流Ib2的幅值和負(fù)偏壓，可縮短儲(chǔ)存時(shí)間，從而加快關(guān)斷速度。負(fù)面作用是會(huì)使集電極和發(fā)射極間的飽和導(dǎo)通壓降Uces增加，從而增大通態(tài)損耗。GTR的開關(guān)時(shí)間在幾微秒以內(nèi)第7頁(yè)/共24頁(yè)三.GTR的主要參數(shù)前已述及：此外還有1.最高工作電壓GTR上電壓超過(guò)規(guī)定值時(shí)會(huì)發(fā)生擊穿。擊穿電壓不僅和晶體管本身特性有關(guān)，還與外電路接法有關(guān)。BUcbo>BUceo實(shí)際使用時(shí)，為確保安全，最高工作電壓要比BUceo低得多。電流放大倍數(shù)、直流電流增益hFE、集射極間漏電流Iceo、集射極間飽和壓降Uces、開通時(shí)間ton和關(guān)斷時(shí)間toff第8頁(yè)/共24頁(yè)三.GTR的主要參數(shù)2.集電極最大允許電流ICM3.集電極最大耗散功率PCM通常規(guī)定為hFE下降到規(guī)定值的1/2~1/3時(shí)所對(duì)應(yīng)的Ic實(shí)際使用時(shí)要留有裕量，只能用到ICM的一半或稍多一點(diǎn)最高工作溫度下允許的耗散功率產(chǎn)品說(shuō)明書中給PCM時(shí)同時(shí)給出殼溫TC，間接表示了最高工作溫度第9頁(yè)/共24頁(yè)四.GTR的二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)一次擊穿集電極電壓升高至擊穿電壓時(shí)，Ic迅速增大，出現(xiàn)雪崩擊穿只要Ic不超過(guò)限度，GTR一般不會(huì)損壞，工作特性也不變

二次擊穿一次擊穿發(fā)生時(shí)Ic增大到某個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)會(huì)突然急劇上升，并伴隨電壓的陡然下降常常立即導(dǎo)致器件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變第10頁(yè)/共24頁(yè)四.GTR的二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)

安全工作區(qū)（SafeOperatingArea——SOA）最高電壓UCEM、集電極最大電流ICM、最大耗散功率PCM、二次擊穿臨界線限定第11頁(yè)/共24頁(yè)NN型硅單晶片-------雙面磨片------化學(xué)拋光------化學(xué)腐蝕清洗1300系列晶體管工藝流程第12頁(yè)/共24頁(yè)NN+N+雙面濃磷預(yù)淀積------雙面濃磷深結(jié)擴(kuò)散1300系列晶體管工藝流程第13頁(yè)/共24頁(yè)NN+單面磨片------單面拋光1300系列晶體管工藝流程第14頁(yè)/共24頁(yè)N+NSiO2化學(xué)腐蝕清洗------一次氧化------基區(qū)光刻------化學(xué)腐蝕清洗1300系列晶體管工藝流程第15頁(yè)/共24頁(yè)N+NP+P+SiO2基區(qū)硼預(yù)淀積------基區(qū)硼擴(kuò)散氧化1300系列晶體管工藝流程第16頁(yè)/共24頁(yè)N+NP+P+SiO2發(fā)射區(qū)光刻------化學(xué)腐蝕清洗1300系列晶體管工藝流程第17頁(yè)/共24頁(yè)N+NP+P+N+SiO2發(fā)射區(qū)磷預(yù)擴(kuò)散------發(fā)射區(qū)磷擴(kuò)散氧化1300系列晶體管工藝流程第18頁(yè)/共24頁(yè)N+NP+P+N+SiO2引線孔光刻1300系列晶體管工藝流程第19頁(yè)/共24頁(yè)N+NP+P+N+AlSiO2化學(xué)腐蝕清洗------正面鋁蒸發(fā)------鋁引線光刻------鋁合金1300系列晶體管工藝流程第20頁(yè)/共24頁(yè)化學(xué)腐蝕清洗------淀積低溫氮化硅------壓焊區(qū)光刻------背面噴砂------化學(xué)腐蝕清洗------蒸背面金屬------管芯測(cè)試------劃片------粘片------鋁引線壓焊------包封------切筋------打印------成品測(cè)試1300系列晶體管工藝流程第21頁(yè)/共24頁(yè)N型硅單晶片-------雙面磨片------化學(xué)拋光------化學(xué)腐蝕清洗------雙面濃磷預(yù)淀積------雙面濃磷深結(jié)擴(kuò)散------單面磨片------單面拋光------化學(xué)腐蝕清洗------一次氧化------基區(qū)光刻------化學(xué)腐蝕清洗------基區(qū)硼預(yù)淀積------基區(qū)硼擴(kuò)散氧化------發(fā)射區(qū)光刻------化學(xué)腐蝕清洗------發(fā)射區(qū)磷預(yù)擴(kuò)散------發(fā)射區(qū)磷擴(kuò)散氧化------引線孔光刻------化學(xué)腐蝕清洗------正面鋁蒸發(fā)------鋁引線光刻------鋁合金------化學(xué)腐蝕清洗------淀積低溫氮化硅------壓焊區(qū)光刻------背面噴砂------化學(xué)腐蝕清洗------蒸背面金