功率晶體管系第1頁/共24頁一.GTR的結構和工作原理1.GTR的結構基極bP基區N漂移區N+襯底基極b發射極c集電極cP+P+N+bec第2頁/共24頁一.GTR的結構和工作原理一般采用共發射極接法，集電極電流ic與基極電流ib之比為：

——GTR的電流放大系數，反映了基極電流對集電極電流的控制能力。空穴流電子流EbEcibic=bibie=(1+b)ib2.GTR的工作原理第3頁/共24頁一.GTR的結構和工作原理當考慮到集電極和發射極間的漏電流Iceo時，ic和ib的關系為ic=ib+Iceo產品說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，采用達林頓接法可有效增大電流增益。第4頁/共24頁二.GTR的基本特性1.

靜態特性共發射極接法時的典型輸出特性：截止區、放大區和飽和區在開關過程中，即在截止區和飽和區之間過渡時，要經過放大區。在電力電子電路中GTR工作在開關狀態，即工作在截止區或飽和區。第5頁/共24頁二.GTR的基本特性2.

動態特性A.開通過程延遲時間td和上升時間tr，二者之和為開通時間tontd主要是由發射結勢壘電容和集電結勢壘電容充電產生的。增大ib的幅值并增大dib/dt，可縮短延遲時間，同時可縮短上升時間，從而加快開通過程。第6頁/共24頁二.GTR的基本特性B.關斷過程儲存時間ts和下降時間tf，二者之和為關斷時間toffts是用來除去飽和導通時儲存在基區的載流子的，是關斷時間的主要部分。減小導通時的飽和深度以減小儲存的載流子，或者增大基極抽取負電流Ib2的幅值和負偏壓，可縮短儲存時間，從而加快關斷速度。負面作用是會使集電極和發射極間的飽和導通壓降Uces增加，從而增大通態損耗。GTR的開關時間在幾微秒以內第7頁/共24頁三.GTR的主要參數前已述及：此外還有1.最高工作電壓GTR上電壓超過規定值時會發生擊穿。擊穿電壓不僅和晶體管本身特性有關，還與外電路接法有關。BUcbo>BUceo實際使用時，為確保安全，最高工作電壓要比BUceo低得多。電流放大倍數、直流電流增益hFE、集射極間漏電流Iceo、集射極間飽和壓降Uces、開通時間ton和關斷時間toff第8頁/共24頁三.GTR的主要參數2.集電極最大允許電流ICM3.集電極最大耗散功率PCM通常規定為hFE下降到規定值的1/2~1/3時所對應的Ic實際使用時要留有裕量，只能用到ICM的一半或稍多一點最高工作溫度下允許的耗散功率產品說明書中給PCM時同時給出殼溫TC，間接表示了最高工作溫度第9頁/共24頁四.GTR的二次擊穿現象與安全工作區一次擊穿集電極電壓升高至擊穿電壓時，Ic迅速增大，出現雪崩擊穿只要Ic不超過限度，GTR一般不會損壞，工作特性也不變

二次擊穿一次擊穿發生時Ic增大到某個臨界點時會突然急劇上升，并伴隨電壓的陡然下降常常立即導致器件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變第10頁/共24頁四.GTR的二次擊穿現象與安全工作區

安全工作區（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/共24頁NN型硅單晶片-------雙面磨片------化學拋光------化學腐蝕清洗1300系列晶體管工藝流程第12頁/共24頁NN+N+雙面濃磷預淀積------雙面濃磷深結擴散1300系列晶體管工藝流程第13頁/共24頁NN+單面磨片------單面拋光1300系列晶體管工藝流程第14頁/共24頁N+NSiO2化學腐蝕清洗------一次氧化------基區光刻------化學腐蝕清洗1300系列晶體管工藝流程第15頁/共24頁N+NP+P+SiO2基區硼預淀積------基區硼擴散氧化1300系列晶體管工藝流程第16頁/共24頁N+NP+P+SiO2發射區光刻------化學腐蝕清洗1300系列晶體管工藝流程第17頁/共24頁N+NP+P+N+SiO2發射區磷預擴散------發射區磷擴散氧化1300系列晶體管工藝流程第18頁/共24頁N+NP+P+N+SiO2引線孔光刻1300系列晶體管工藝流程第19頁/共24頁N+NP+P+N+AlSiO2化學腐蝕清洗------正面鋁蒸發------鋁引線光刻------鋁合金1300系列晶體管工藝流程第20頁/共24頁化學腐蝕清洗------淀積低溫氮化硅------壓焊區光刻------背面噴砂------化學腐蝕清洗------蒸背面金屬------管芯測試------劃片------粘片------鋁引線壓焊------包封------切筋------打印------成品測試1300系列晶體管工藝流程第21頁/共24頁N型硅單晶片-------雙面磨片------化學拋光------化學腐蝕清洗------雙面濃磷預淀積------雙面濃磷深結擴散------單面磨片------單面拋光------化學腐蝕清洗------一次氧化------基區光刻------化學腐蝕清洗------基區硼預淀積------基區硼擴散氧化------發射區光刻------化學腐蝕清洗------發射區磷預擴散------發射區磷擴散氧化------引線孔光刻------化學腐蝕清洗------正面鋁蒸發------鋁引線光刻------鋁合金------化學腐蝕清洗------淀積低溫氮化硅------壓焊區光刻------背面噴砂------化學腐蝕清洗------蒸背面金