电动观光车电力晶体管的二次击穿与安全工作区

2015-05-15 12:29:19   来源:   评论:0   点击:   [收藏]

【陆地方舟电动汽车网gw.greenwheel.com.cn】电动观光车电力晶体管即使工作在允许的最高工作电压、集电极允许最大电流和最大耗散功率的范围内,仍有可能突然损坏,其原因主要是发生了二次击穿。二次击穿是影响...
    【陆地方舟电动汽车网 gw.greenwheel.com.cn】电动观光车电力晶体管即使工作在允许的最高工作电压、集电极允许最大电流和最大耗散功率的范围内,仍有可能突然损坏,其原因主要是发生了二次击穿。二次击穿是影响电力晶体管安全使用和可靠性的重要因素。
 
    二次击穿
 
    当集电极电压升高至前面所述的击穿电压时,集电极电流迅速增大,这种首先出现的击穿是雪崩击穿,被称为一次击穿。出现一次击穿后,如果由于外接串联电阻的限制,流过晶体管的电流不太大,一般不会引起晶体管特性变坏。一次击穿出现后,如果继续增高外接电压,则Ic继续增大,当Ic增大到某个临界点时(如图1的S点),Uce会突然降低到一个较小的值,然后Ic迅速增大。这种现象称为二次击穿(Secondary Breakdown)。
 
    图1给出了Ib<0、Ib=0和Ib>0且其值不同时的二次击穿特性。把不同Ib时的二次击穿临界点用虚线联接起来,就构成了二次击穿临界线,临界线上的点反映了二次击穿功率PSB。
 
 
图1 二次击穿特性
 
    二次击穿的持续时间在纳秒至微秒的范围内,在这样短的时间内就能使晶体管内部出现明显的电流集中点并引起局部过热,使晶体管彻底损坏。二次击穿对电力晶体管危害极大且故障率高,必须予以足够的重视。
 
    安全工作区
 
    电力晶体管在工作时不能超过最高电压UceM、集电极最大电流IcM和最大功耗PcM,也不能超过二次击穿临界线。这些限制条件就规定了电力晶体管的安全工作区SOA(Safe Operating Area),如图2的阴影区所示。最大功耗PcM是一条等功率线,二次击穿功率PSB是一条不等功率线。在U较低时,PcM<PSB,以PcM曲线为安全区边界,在Uce较高时,PcM>PSB,以PSB曲线为安全区边界。
 
 
图2 电力晶体管的安全工作区
 
    图2表示的是直流电流工作时的安全区,在脉冲电流工作时,安全区变大,脉冲越窄,安全区越大。
 
    电动汽车品牌电力晶体管生产厂通常提供的是正偏安全区FBSOA(Forward Bias Safe Operating)和反偏安全区RBSOA (Reverse Bias Safe Operating Area),它们分别指基极正向偏置和反向偏置时的安全工作区。图3给出了FBSOA和RBSOA的一例。从图3-a可以看出在脉冲电流工作时安全工作区变大的情况。
 
 
图3 正偏安全区和反偏安全区

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