功率晶体管 - 你需要知道的一切

想一想提供高功率水平的电源系统。这样的单元需要功率放大器来提供适量的电流。这是功率晶体管派上用场的地方。

在 OurPCB，我们对任何类型的晶体管都有所有关键见解。尽管如此，本指南的重点将放在功率晶体管上。此外，它还将解释操作原理、优缺点以及其他重要见解。

什么是功率晶体管？

图 1：一位在电路板上工作的电子工程师

它是一种晶体管类型，是开关和放大电子信号和电力的关键。您会在电源系统和大功率放大器中找到这种晶体管。主要是结型晶体管，但也可以看作是半导体场效应晶体管。

虽然它的结构不同于其他晶体管，但它的工作原理是相同的。

尽管如此，对于功率晶体管，您会发现独特的受控特性。例如，向基极端子提供输入电流将其打开。另一方面，去除控制信号将关闭功率晶体管。

功率晶体管的种类

图 2：不同的晶体管类型

以下是电源控制电路中常见的不同晶体管：

双极结型晶体管 (BJT)

这种类型的晶体管具有空穴和电子作为电荷载流子。因此，我们可以认为它具有两个极性；因此得名-双极晶体管。可用作开关和放大器，是重要的电流控制器件。

功率BJT的特点包括：

• 在高功率使用中必不可少。
• 与其他晶体管类型相比，它具有更高的通态压降。
• 更高的载流能力。
• 具有高击穿电压。
• 它也比一般的晶体管大。必须允许最大电流流动。

金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)

图 3：DPAK MOSFET 电子晶体管

MOSFET是一种具有三个端子的场效应晶体管。它们包括基极、源极和漏极端子。功率 MOSFET 的运行主要取决于其沟道宽度。例如，在宽沟道宽度下，晶体管的性能将是最佳的。

功率MOSFET的特点包括：

• 晶体管可用作电压控制器
• 运行时无需输入电流
• 它还具有高输入阻抗的特点

静电感应晶体管

图 4：功率晶体管

晶体管具有三个端子。此外，它具有垂直定向的频率并传输高功率。它比传统的 FET 场效应晶体管具有更高的击穿电压。

它的主要属性包括：

• 比其他 FET 噪音更小
• 低终端电阻
• 它会在几秒钟内关闭和打开
• 它的频道相对较短

绝缘栅双极晶体管 (IGBT)

图 5：强大的 IGBT 晶体管

它是 FET 和 BJT 晶体管的混合物。该晶体管的功能取决于您可以打开或关闭它的栅极。您通常会在电源系统、逆变器和转换器等电力电子设备中找到它们。

它们的特点是：

• 相对较高的功率增益，
• 显着限制电路输入的损耗。

功率晶体管的工作

图 6：BJT 晶体管

任何典型的双极功率晶体管 (BJT) 都具有四个工作区。它们包括：

• 活动区域
• 准饱和区
• 硬饱和区
• 截断区域

如果在两种情况下反向偏置晶体管，则可以将晶体管置于截止区。它们包括：

• 将其基极端子连接到负极端子，将发射极端子连接到正极端子，
• 将其集电极端子连接到负极端子，将基极端子连接到正极端子。

其次，如果实现，晶体管处于非活动状态：

• 发射极-基极结正向偏压和集电极-基极区反向偏压。

接下来，当您正向偏置基极-发射极和集电极-基极时，您的晶体管将处于准饱和状态。最后，当您正向偏置基极-发射极和集电极-基极时，它将处于硬饱和区域。

使用功率晶体管的优缺点

图 7：不同的晶体管类型

功率晶体管的优点

• 高电流密度
• 低正向电压
• 高电压增益
• 大带宽增益

功率晶体管的缺点

• 比其他类型的晶体管噪音更大
• 它们的控制相对更复杂
• 低热稳定性

应用程序

图 8：放大器控制面板

• 它们在继电器中很有用
• 在功率放大器中必不可少
• 您还可以在 DC-DC 转换器中找到它们
• 在电源控制电路中很有用
• 最后，它们还可用于开关模式电源 (SMPS)

晶体管和功率晶体管的区别？

晶体管是结构上具有三个或四个端子的电子器件。向其中一个端子施加电源电压会导致另一个端子的电流变化。因此，它的操作与放大器或开关的工作是同义的。

相反，功率晶体管就像一个散热器。这对于保护电路免受损坏具有重要意义。此外，它比一般的普通晶体管相对更大。

结论

如您所见，几乎所有数字系统都必须有一个功率晶体管。它们在开关电路、电源系统和音频应用中尤为重要。另外，如有任何问题，请与我们联系。