??功率晶體管基礎知識

什么是功率晶體管？

功率晶體管是指工作功率額定值為 1W 或以上的晶體管。

它們用于大電流運行的電氣設備中。功率晶體管的主要作用是電流放大、開關和交流整流。

由于功率晶體管需要處理大電流，因此在工作過程中會產生大量熱量。一些產品采用耐熱金屬外殼或配備散熱鰭片。功率晶體管有多種類型，其中雙極型功率晶體管、MOSFET和IGBT是典型的例子。

功率晶體管的應用

功率晶體管廣泛應用于需要大電流運行的電氣設備中，例如用于電流的開關和放大。典型應用包括家用電器，如空調、冰箱和洗衣機，以及太陽能發電和電動汽車。

根據應用的不同，需要考慮諸如允許電流和電壓、運行過程中產生的熱量以及尺寸等因素。如果產品用于需要高精度操作的應用，則在切換或放大流經電路的電流時，還必須考慮開關速度。

功率晶體管的原理

功率晶體管的工作原理因類型而異，例如雙極型晶體管、MOSFET 和 IGBT。

1. 雙極型晶體管

雙極型晶體管是一種由N型半導體和P型半導體以三層結構結合在一起的晶體管。構成雙極型晶體管的每個半導體都有延伸出的端子，分別稱為“基極”、“發射極”和“集電極”。

當在發射極和集電極上施加電壓，并且電流流向基極時，發射極和集電極之間會產生很大的電流。

2. MOSFET

MOSFET是一種結構類似于雙極型晶體管的晶體管。它的端子分別稱為“源極”、“漏極”和“柵極”。

當柵極施加電壓時，源極和漏極之間會產生電流。由于這種晶體管能夠實現高速開關，因此常用于需要快速控制的產品中。

3. IGBT

IGBT 是一種結構與上述兩種晶體管類似的晶體管。它的端子分別稱為“柵極”、“發射極”和“集電極”。

這種晶體管結合了雙極型晶體管的發射極和集電極以及 MOSFET 的柵極。它是一種用途廣泛的晶體管，兼具上述兩種晶體管的優點。

功率晶體管的類型

功率晶體管大致可分為兩類：“雙極型晶體管”和“場效應晶體管”。通常，人們所說的晶體管指的是雙極型晶體管。

1. 雙極型晶體管

雙極型晶體管是電流控制器件。根據半導體層堆疊方式的不同，它們分為NPN型和PNP型。通常，它們有三個引腳：兩個用于輸出電流路徑（輸入和輸出），一個用于控制輸出電流的輸入引腳。

通常采用共射極電路，輸入信號接基極 (B)，正電源接集電極 (C)，發射極 (E) 接地。雙極型晶體管的直流電流放大系數用 β 或 hFE 表示，通常在幾十到 200 之間。此外，還可以使用達林頓結構的功率晶體管來提高 β 值（其 β 值可達幾百到幾千）。

2. 場效應晶體管

另一方面，場效應晶體管是一種電壓控制元件。它具有N溝道或P溝道結構。

通常情況下，電路有三個端子：兩個用于輸出電壓通路（輸入和輸出），一個用于控制輸出電壓的輸入端子。常用的電路是共源極電路，輸入信號連接到柵極（G），正電源連接到漏極（D），源極（S）接地。

場效應晶體管的直流電壓放大系數用其跨導（gm）表示。其開關特性優于功率晶體管，因此在開關電源等應用中被廣泛用作開關元件。