如何防止开关晶体管的损坏

工作于开关状态的晶体管由于电流变化率di/dt和电压变化率dv/dt而产生瞬态过电流和瞬态过电压，这种现象称为电应力。电应力的本质是瞬时功耗的集中。这种电压和电流过冲形成的尖峰和毛刺，很容易损坏晶体管。晶体管在整个开关周期中，最危险的情况是出现在晶体管关断时。尤其是晶体管在感性负载的情况下，当晶体管截止时，会产生非常高的尖峰电压，损坏晶体管。

为防止开关晶体管的损坏，可以采取一下措施：

1、反向二极管保护

图一

如图一示，二极管的作用是当晶体管的集电极电压突然变负时提供电流通路，使晶体管旁路。这种二极管可以防止晶体管反向导通而损坏。由于开关晶体管dv/dt非常高，用作保护的二极管必须选用快速恢复型二极管，以保证二极管能够迅速反应得以保护晶体管。对于二极管的耐压要求，一般其截止电压为开关晶体管C-E间电压的2倍。

2、RC阻尼电路

图二

图二中，在晶体管关断时，RC阻尼电路能够一直晶体管集电极和发射极间出现的浪涌电压。

3、充放电型RCD阻尼电路

图三

图三适用于带有较窄反向偏置安全工作区的器件浪涌电压一致。当晶体管关断时，电容C通过二极管被充电，充电电压接近VCC。当晶体管导通时，C再经过电阻R放电。通过RCD阻尼电路吸收了一定的功率，从而减轻了开关管的负担。充放电型RCD吸收电路损耗较大，不太适合较高频率场合下的应用。

4、放电阻塞型RCD阻尼电路

图四

图四中的RCD吸收电路损耗较小，虽然对浪涌电压抑制作用不是很明显，但在开关导通时的集电极冲击电流的吸收效果比较显著。当开关管关断时，二极管对电阻充当短路器，可提高对电压的吸收效果。电容C的容量不能太小，否则会增大开关损耗。如果电容容量过大，在开关管导通时，电容的容量不能充分的恢复到电源，将增加损耗。这种RCD吸收网络适用于具有较宽反向偏置安全工作区的器件。
责任编辑人：CC