隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和新型元器件的問(wèn)世， 開(kāi)關(guān)電源以其體積小、重量輕、效率高、對(duì)電網(wǎng)電壓適應(yīng)范圍寬等優(yōu)勢(shì)， 越來(lái)越受到大家的青睞， 在絕大多數(shù)領(lǐng)域中取代了傳統(tǒng)的線性電源并被廣泛地應(yīng)用于不同的電子產(chǎn)品中。

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　　在大部分的開(kāi)關(guān)電源中， 功率開(kāi)關(guān)晶體管工作在高電壓、大電流的高頻脈沖狀態(tài)下，在這種條件下的開(kāi)與關(guān)會(huì)給晶體管造成很大的沖擊。二次擊穿是造成晶體管損壞的重要原因之一。要設(shè)計(jì)出高性能、高可靠性的開(kāi)關(guān)電源， 清楚地了解晶體管二次擊穿的有關(guān)知識(shí)和避免措施很有必要。

　　本文分析了晶體管二次擊穿的現(xiàn)象和產(chǎn)生原因， 并結(jié)合開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)實(shí)際， 介紹了緩沖回路的應(yīng)用及其它有關(guān)晶體管防護(hù)措施。

　　1 二次擊穿的原因

　　二次擊穿主要是由于器件體內(nèi)局部溫度過(guò)高造成。溫度升高的原因是當(dāng)正向偏置時(shí)由熱不均衡性引起， 反向偏置時(shí)由雪崩擊穿引起。

　　因?yàn)榫w管的熱阻在管子內(nèi)部各處分布是不均勻的， 在一些薄弱的區(qū)域， 溫升將比其它部分高，形成所謂"熱點(diǎn)", 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(huán)直至一個(gè)臨界溫度，造成管子的擊穿。

　　雪崩擊穿引起的二次擊穿是由于發(fā)生一次雪崩擊穿后， 在某些點(diǎn)上因電流密度過(guò)大， 改變了結(jié)的電場(chǎng)分布， 產(chǎn)生負(fù)阻效應(yīng)從而使局部溫度過(guò)高的一種現(xiàn)象。

　　2 避免二次擊穿的措施

　　開(kāi)通與關(guān)斷損耗是影響開(kāi)關(guān)器件正常運(yùn)行的重要因素。尤其是晶體管在動(dòng)態(tài)過(guò)程中易產(chǎn)生二次擊穿的現(xiàn)象， 這種現(xiàn)象又與開(kāi)關(guān)損耗直接相關(guān)， 所以減少自關(guān)斷器件的開(kāi)關(guān)損耗是正確使用器件的必備措施。要減少損耗可通過(guò)兩條途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：

　　(1) 在盡量低的集- 射極電壓( Vce ) 下關(guān)斷晶體管;

　　(2) 射極電壓升高過(guò)程中關(guān)斷晶體管要盡量減小射極電流。引入緩沖電路是達(dá)到上述目的途徑之一。

　　3 開(kāi)關(guān)電源中可選用的緩沖電路

　　在開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)中可選用下列緩沖電路， 以確保晶體管在安全區(qū)(SOA) 內(nèi)運(yùn)行。

　　1)常用的關(guān)斷緩沖電路是一種耗能式關(guān)斷緩沖電路。它雖然耗能較多， 但電路簡(jiǎn)單。如圖1 所示。

　　圖1 常用的關(guān)斷緩沖回路

　　它由RCD 網(wǎng)絡(luò)與晶體管開(kāi)關(guān)并聯(lián)組成。當(dāng)晶體管關(guān)斷時(shí)， 負(fù)載電流經(jīng)二極管D 給電容C充電，使管子的集電極電流逐漸減小。因?yàn)殡娙軨 兩端電壓不能突變， 故而其集電極電壓受到牽制。避免了集電極電壓與電流同時(shí)達(dá)到最大值的情況， 因而不會(huì)出現(xiàn)最大的瞬時(shí)尖峰功耗。管子開(kāi)通時(shí)， 電容放出能量并將其消耗在電阻上。

　　2)兩種常用的耗能式開(kāi)通緩沖電路。

　　a.具有非飽和電抗的開(kāi)通緩沖電路(圖2) : 電感- 二極管網(wǎng)絡(luò)與晶體管集電極串聯(lián)， 形成開(kāi)通緩沖電路。當(dāng)管子開(kāi)通時(shí)， 在集電極電壓下降期間， 電感Ls 控制電流的上升率di/ dt .當(dāng)管子關(guān)斷時(shí)，貯存在電感Ls 中的能量1/ 2(LsI2m) 通過(guò)二極管Ds 續(xù)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(kāi)通緩沖回路