功率晶体管的基础知识

什么是功率晶体管

功率晶体管是指在工作时允许功率达到1瓦或更高的晶体管。

它们用于使用大电流驱动的电气设备中。功率晶体管的主要作用是放大电流、切换和整流交流电。

由于它们处理的大电流，工作时会产生大量热量，有些产品在机壳中使用耐热金属或带有散热鳍片。功率晶体管有多种类型，包括双极功率晶体管、MOSFET和IGBTs。

功率晶体管应用

功率晶体管用于需要大电流操作的电气设备开关或放大电流等应用。 典型应用包括家用电器如空调、冰箱和洗衣机、太阳能发电和电动汽车。

根据应用不同，需要考虑允许电流和电压、运行过程中产生的热量以及尺寸。 当该产品用于需要高精度工作的产品时，电路中流动的电流会被切换并放大，以考虑切换速度。

功率晶体管原理

功率晶体管的工作原理因类型而异，如双极型晶体管、MOSFET、IGBT（双极型晶体管）、IGBT等。

1. 双极性晶体管

双极性晶体管是一种结构将N型和P型半导体以三层键合的晶体管。 从构成双极晶体管的半导体中，每个半导体都带有端子，称为“基极"、“发射极"和“集电极"。

当对发射极和集电极施加电压时，发射极和集电极之间会流出大电流。

2. MOSFET

MOSFET是结构类似于双极性晶体管的晶体管。 端子的名称分别是“源头"、“排水"和“门"。

当对栅极施加电压时，电流会在源极和漏极之间流动。 由于其高速切换能力，这些晶体管被用于需要快速控制的产品。

3. 国际化发展指数

IGBT是结构类似于上述两种晶体管的晶体管。 这些端子被称为“栅极"、“发射极"和“集极"。

该结构结合了双极晶体管的发射极和集电极，以及MOSFET的栅极。 它是一种具有广泛应用的晶体管类型，结合了上述两种晶体管的优点。

功率晶体管的类型

功率晶体管主要有两种类型：双极型晶体管和电解效应晶体管。 当我们单纯谈论晶体管时，通常指的是双极晶体管。

1. 双极性晶体管

双极型晶体管是电流控制元件。 根据半导体的堆叠方式，有NPN和PNP两种类型。 通常有三个端子，两个输出电流路径（输入和输出）和一个控制输出电流的输入。

通常使用发射极接地电路，基极（B）为输入信号，集电极（C）为+电源，发射极（E）接地。双极性晶体管的直流电流放大率以β或hFE表示，约为十~200。此外，达灵顿结构功率晶体管也可获得获得β（这里约有数百~数千β）。

2. 场效应晶体管

另一方面，场效应晶体管是电压控制元件。它们具有N通道或P通道结构。

通常有三个端子，两条输出电压路径（输入和输出）和一个控制输出电压的输入。通常使用源接地电路，栅极（G）为输入信号，漏极（D）为+电源，源（S）为接地。

电解效应晶体管的直流电压放大速率以互导率（GM）表示。在开关特性方面，它优于功率晶体管，并且是开关电源中广泛使用的开关元件。