摘要： 本文分析了晶體(ti) 管二次擊穿的現象和產(chan) 生原因， 並結合開關(guan) 電源的設計及生產(chan) 實際， 介紹了緩衝(chong) 回路的應用及其它有關(guan) 晶體(ti) 管防護措施。

　　隨著電子技術的不斷發展和新型元器件的問世， 開關(guan) 電源以其體(ti) 積小、重量輕、效率高、對電網電壓適應範圍寬等優(you) 勢， 越來越受到大家的青睞， 在絕大多數領域中取代了傳(chuan) 統的線性電源並被廣泛地應用於(yu) 不同的電子產(chan) 品中。

　　我們(men) 知道， 在大部分的開關(guan) 電源中， 功率開關(guan) 晶體(ti) 管工作在高電壓、大電流的高頻脈衝(chong) 狀態下，在這種條件下的開與(yu) 關(guan) 會(hui) 給晶體(ti) 管造成很大的衝(chong) 擊。二次擊穿是造成晶體(ti) 管損壞的重要原因之一。要設計出高性能、高可靠性的開關(guan) 電源， 清楚地了解晶體(ti) 管二次擊穿的有關(guan) 知識和避免措施很有必要。

　　現就雙極型晶體(ti) 三極管的二次擊穿問題作一分析， 並探討有效的解決(jue) 辦法。

　　1 關(guan) 於(yu) 二次擊穿及防護

　　1.1 二次擊穿的原因

　　二次擊穿主要是由於(yu) 器件體(ti) 內(nei) 局部溫度過高造成。溫度升高的原因是當正向偏置時由熱不均衡性引起， 反向偏置時由雪崩擊穿引起。

　　因為(wei) 晶體(ti) 管的熱阻在管子內(nei) 部各處分布是不均勻的， 在一些薄弱的區域， 溫升將比其它部分高，形成所謂“熱點”， 局部溫引起局部電流增加， 電流增加又使溫度升高， 如此循環直至一個(ge) 臨(lin) 界溫度，造成管子的擊穿。

　　雪崩擊穿引起的二次擊穿是由於(yu) 發生一次雪崩擊穿後， 在某些點上因電流密度過大， 改變了結的電場分布， 產(chan) 生負阻效應從(cong) 而使局部溫度過高的一種現象。

　　1.2 避免二次擊穿的措施

　　開通與(yu) 關(guan) 斷損耗是影響開關(guan) 器件正常運行的重要因素。尤其是晶體(ti) 管在動態過程中易產(chan) 生二次擊穿的現象， 這種現象又與(yu) 開關(guan) 損耗直接相關(guan) ， 所以減少自關(guan) 斷器件的開關(guan) 損耗是正確使用器件的必備措施。要減少損耗可通過兩(liang) 條途徑來實現：

　　（1） 在盡量低的集- 射極電壓（ Vce ） 下關(guan) 斷晶體(ti) 管；

　　（2） 射極電壓升高過程中關(guan) 斷晶體(ti) 管要盡量減小射極電流。引入緩衝(chong) 電路是達到上述目的途徑之一。

　　1.3 開關(guan) 電源中可選用的緩衝(chong) 電路

　　在開關(guan) 電源的設計中可選用下列緩衝(chong) 電路， 以確保晶體(ti) 管在安全區（SOA） 內(nei) 運行。

　　1） 常用的關(guan) 斷緩衝(chong) 電路是一種耗能式關(guan) 斷緩衝(chong) 電路。它雖然耗能較多， 但電路簡單。如圖1 所示。

　　圖1 常用的關(guan) 斷緩衝(chong) 回路

　　它由RCD 網絡與(yu) 晶體(ti) 管開關(guan) 並聯組成。當晶體(ti) 管關(guan) 斷時， 負載電流經二極管D 給電容C充電，使管子的集電極電流逐漸減小。因為(wei) 電容C 兩(liang) 端電壓不能突變， 故而其集電極電壓受到牽製。避免了集電極電壓與(yu) 電流同時達到最大值的情況， 因而不會(hui) 出現最大的瞬時尖峰功耗。管子開通時， 電容放出能量並將其消耗在電阻上。

　　2） 兩(liang) 種常用的耗能式開通緩衝(chong) 電路。

　　a.具有非飽和電抗的開通緩衝(chong) 電路（圖2） ： 電感- 二極管網絡與(yu) 晶體(ti) 管集電極串聯， 形成開通緩衝(chong) 電路。當管子開通時， 在集電極電壓下降期間， 電感Ls 控製電流的上升率di/ dt 。當管子關(guan) 斷時，貯存在電感Ls 中的能量1/ 2（LsI2m） 通過二極管Ds 續流，其能量消耗在Ds 和電抗器的電阻中。

　　圖2 具有非飽和電抗的開通緩衝(chong) 回路

　　b. 具有飽和電抗器的開通緩衝(chong) 電路（圖3） ： 采用開通緩衝(chong) 電路的目的就是為(wei) 了使正在開通的晶體(ti) 管在集電極電流較小時， 集電極電壓就下降至0 ， 以使開通損耗最小。特別對電感性負載效果更為(wei) 顯著。設計的飽和電抗器應作到： 集電極電壓下降到零後， 緩衝(chong) 電抗器處於(yu) 飽和態； 在飽和前， 即集電極電壓下降到零前， 電抗器呈高阻， 流過管子的磁化電流很小從(cong) 而達到減小開通損耗的目的。

　　圖3 具有飽和電抗的開通緩衝(chong) 回路