電力晶體管的結構
　　電力晶體管(Giant Transistor)簡稱GTR，結構和工作原理都和小功率晶體管非常相似。GTR由三層半導體、兩個PN結組成。和小功率三極管一樣，有PNP和NPN兩種類型，GTR通常多用NPN結構。
[編輯本段]電力晶體管工作原理
　　在電力電子技術中，GTR主要工作在開關狀態。GTR通常工作在正偏(Ib＞0)時大電流導通；反偏(Ib＜0＝時處于截止狀態。因此，給GTR的基極施加幅度足夠大的脈沖驅動信號，它將工作于導通和截止的開關狀態。
[編輯本段]電力晶體管特點
　　l 輸出電壓
　　可以采用脈寬調制方式，故輸出電壓為幅值等于直流電壓的強脈沖序列。
　　2 載波頻率
　　由于電力晶體管的開通和關斷時間較長，故允許的載波頻率較低，大部分變頻器的上限載波頻率約為1.2～1.5kHz左右。
　　3 電流波形
　　因為載波頻率較低，故電流的高次諧波成分較大。這些高次諧波電流將在硅鋼片中形成渦流，并使硅鋼片相互間因產生電磁力而振動，并產生噪音。又因為載波頻率處于人耳對聲音較為敏感的區域，故電動機的電磁噪音較強。
　　4 輸出轉矩
　　因為電流中高次諧波的成分較大，故在50Hz時，電動機軸上的輸出轉矩與工頻運行時相比，略有減小。
[編輯本段]電力晶體管的基本特性
　　(1)靜態特性
　　共發射極接法時可分為三個工作區：
　?、?截止區。在截止區內，iB≤0，uBE≤0，uBC＜0，集電極只有漏電流流過。
　?、?放大區。iB ＞0，uBE＞0，uBC＜0，iC =βiB。
　　③ 飽和區。iB ＞Ics/β，uBE＞0，uBC＞0，iCS是集電極飽和電流，其值由外電路決定。
　　結論：兩個PN結都為正向偏置是飽和的特征。飽和時，集電極、發射極間的管壓降uCE很小，相當于開關接通，這時盡管電流很大，但損耗并不大。GTR剛進入飽和時為臨界飽和，如iB繼續增加，則為過飽和，用作開關時，應工作在深度飽和狀態，這有利于降低uCE和減小導通時的損耗。
　　(2)動態特性
　　圖4-8 GTR共發射極接法的輸出特性
　　GTR在關斷時漏電流很小，導通時飽和壓降很小。因此，GTR在導通和關斷狀態下損耗都很小，但在關斷和導通的轉換過程中，電流和電壓都較大，所以開關過程中損耗也較大。當開關頻率較高時，開關損耗是總損耗的主要部分。因此，縮短開通和關斷時間對降低損耗、提高效率和提高運行可靠性很有意義。
[編輯本段]電力晶體管的主要參數
　　(1)最高工作電壓
　　(2)集電極最大允許電流ICM
　　(3)集電極最大允許耗散功率PCM
　　(4)最高工作結溫TJM
　　二次擊穿和安全工作區
　　(1)二次擊穿
　　二次擊穿是影響GTR安全可靠工作的一個重要因素。二次擊穿是由于集電極電壓升高到一定值(未達到極限值)時，發生雪崩效應造成的。防止二次擊穿的辦法是：①應使實際使用的工作電壓比反向擊穿電壓低得多。②必須有電壓電流緩沖保護措施。
　　(2)安全工作區
　　
　　以直流極限參數ICM、PCM、UCEM構成的工作區為一次擊穿工作區，以USB (二次擊穿電壓)與ISB (二次擊穿電流)組成的PSB (二次擊穿功率)是一個不等功率曲線。為了防止二次擊穿，要選用足夠大功率的GTR，實際使用的最高電壓通常比GTR的極限電壓低很多。
　　圖4-10 GTR安全工作區
　　
　　圖4-11 GTR基極驅動電流波形
[編輯本段]電力晶體管的驅動與保護
　　1．GTR基極驅動電路
　　(1)對基極驅動電路的要求
　?、賹崿F主電路與控制電路間的電隔離。
　　②導通時，基極正向驅動電流應有足夠陡的前沿，并有一定幅度的強制電流，以加速開通過程，減小開通損耗。
　?、跥TR導通期，基極電流都應使GTR處在臨界飽和狀態，這樣既可降低導通飽和壓降，又可縮短關斷時間。
　?、茉谑笹TR關斷時，應向基極提供足夠大的反向基極電流，以加快關斷速度，減小關斷損耗。
　　⑤應有較強的抗干擾能力，并有一定的保護功能。
　　(2)基極驅動電路
　　
　　圖4-12 實用的GTR驅動電路
　　2．集成化驅動
　　集成化驅動電路克服了一般電路元件多、電路復雜、穩定性差和使用不便的缺點，還增加了保護功能。
　　3．GTR的保護電路
　　開關頻率較高，采用快熔保護是無效的。一般采用緩沖電路。主要有RC緩沖電路、充放電型R、C、VD緩沖電路和阻止放電型R、C、VD緩沖電路三種形式，如圖4-13所示。
　　a) b) c)
　　圖4-13 GTR的緩沖電路
　　圖4-13a所示RC緩沖電路只適用于小容量的GTR(電流10 A以下)。圖4-13b所示充放電型R、C、VD緩沖電路用于大容量的GTR。圖4-13c所示阻止放電型R、C、VD緩沖電路，較常用于大容量GTR和高頻開關電路，其最大優點是緩沖產生的損耗小。

力晶體管電路分析
　　　圖6-21所示為三相橋式PWM逆變電路，功率開關器件為GTR，負載為電感性。從電路結構上看，三相橋式PWM變頻電路只能選用雙極性控制方式，其工作原理如下：
　　三相調制信號urU、urV和urW為相位依次相差120°的正弦波，而三相載波信號是公用一個正負方向變化的三角形波uc，如圖6-23所示。U、V和W相自關斷開關器件的控制方法相同，現以U相為例：在urU>uc的各區間，給上橋臂電力晶體管V1以導通驅動信號，而給下橋臂V4以關斷信號，于是U相輸出電壓相對直流電源Ud中性點N’為uUN’ ＝Ud/2。在urU