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高压晶体管的抗饱和技术

在高压双极型开关晶体管(guan)中，“下降时(shi)间”(关(guan)(guan)断沿的(de)速度或者dv/dt)主(zhu)要由(you)基极驱(qu)动(dong)关(guan)(guan)断电流(liu)特(te)性曲线的(de)形(xing)状(zhuang)来决(jue)(jue)定，从基极关(guan)(guan)断驱(qu)动(dong)申请到真正关(guan)(guan)断沿之间的(de)延时(shi)是存储延时(shi)时(shi)间，它取决(jue)(jue)于(yu)关(guan)(guan)断之前(qian)的(de)基区少数裁流(liu)子浓(nong)度。

通过(guo)使少数载流子浓(nong)度最低(di)来使存储时间减到最少，具(ju)体(ti)可(ke)解释为(wei)，在晶体(ti)管(guan)关断之(zhi)前，保(bao)证其基极电(dian)流刚好满足(zu)驱动，而保(bao)持晶体(ti)管(guan)处在准饱和的状态。

经常用来实现使少数载流子浓度最低的一种方法叫作二极管补偿性钳位电路。因为这种方法的优点是对（cmos）驱动(dong)进(jin)行带负(fu)反(fan)馈的(de)动(dong)态钳位，所(suo)以能(neng)够对(dui)各种(zhong)器(qi)件(jian)的(de)增益以及(ji)饱和电压不可避(bi)免的(de)变化有(you)补偿(chang)作用，同时它(ta)也会对(dui)由于温度(du)与负(fu)载变化而引(yin)起的(de)开(kai)关晶体管参数(shu)的(de)变化做出反(fan)应。

二极管补偿性钳位电路

图1.17.1中是一个(ge)典型的(de)补(bu)偿性钳位电路，它的(de)工作原(yuan)理如(ru)下(xia)：

二极管Dl、D2与基极驱动元件串联连到Ql的基极(ji)，A点(dian)驱动(dong)电压包括二极(ji)管DI、D2上(shang)的压降和Ql基射(she)极(ji)电压Vh。在oi导通时A点(dian)驱动(dong)电压近似达(da)到2V。

当Q1导通时，其集(ji)电(dian)(dian)(dian)极电(dian)(dian)(dian)压(ya)开始(shi)下(xia)降(jiang)，当这(zhei)个(ge)集(ji)电(dian)(dian)(dian)极电(dian)(dian)(dian)压(ya)降(jiang)到约1. 3V时，D3开始(shi)导通，使基(ji)极驱动电(dian)(dian)(dian)流(liu)分流(liu)到Q1的(de)集(ji)电(dian)(dian)(dian)极。这(zhei)个(ge)钳位(wei)行为受负反馈控制，自调(diao)整将一直持续到Q1的(de)集(ji)电(dian)(dian)(dian)极电(dian)(dian)(dian)压(ya)有效(xiao)地钳位(wei)在(zai)1.3V上为止。

这(zhei)样的(de)话，晶体(ti)管始终保持(chi)在(zai)准饱和导通(tong)状(zhuang)态(tai)，以最(zui)少的(de)基极驱(qu)动(dong)电流(liu)维持(chi)这(zhei)种状(zhuang)态(tai)。在(zai)导通(tong)时(shi)这(zhei)个(ge)准饱和状(zhuang)态(tai)维持(chi)基区(qu)的(de)最(zui)少的(de)少数载流(liu)子数，从(cong)而(er)在(zai)关断(duan)期(qi)获得最(zui)小的(de)延(yan)时(shi)时(shi)间。在(zai)关断(duan)期(qi)，D4给Ql基极的(de)反向(xiang)关断(duan)电流(liu)提供了一(yi)条通(tong)路(lu)。

在基(ji)极电路中二极管(guan)(guan)数目(mu)Dl、D2、…、Dn的选(xuan)择应(ying)该(gai)和晶体(ti)管(guan)(guan)的饱(bao)和电压匹配。这个钳位(wei)电压应(ying)该(gai)高于在工作(zuo)电流下的晶体(ti)管(guan)(guan)正常(chang)的饱(bao)和集电极电压，确(que)保在准饱(bao)和导通状态(tai)下真正维持晶体(ti)管(guan)(guan)工作(zuo)。

这(zhei)项技术有一个缺点是(shi)，在导通(tong)期(qi)间Ql的(de)集(ji)电极(ji)电压略高于深饱和时(shi)的(de)集(ji)电极(ji)电压，增加了(le)晶体管的(de)功(gong)耗。

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