電子輻照對功率雙極晶體管損耗分析

　　采用鉗位型開關晶體管也能降低開關晶體管的關斷延時， 其原理是通過鉗位電路使VBC在晶體管導通時不能增加到深飽和所需的0. 7 V, 這樣注入集電結兩側的少子很少， 使超量儲存電荷很少， 這樣儲存時間大大縮短。采用鉗位型開關晶體管主要有兩種， 一種是在集電結并聯肖特基二極管的晶體管，由于在高溫下漏電電流較大， 其ts - Vcesat的Trade??o ff關系最差， 目前應用較少。另一種是橫向PNP鉗位型晶體管， 其結構圖如圖6所示， 它在高溫下漏電較小， 能得到較好的Trade-off關系，電流放大系數基本不變， 目前得到了越來越多的應用， 如吉林華微電子股份有限公司研發的產品3DD13003A 就采用了這種結構。

　　圖6橫向PNP鉗位型晶體管結構圖

　　表3是AP3765序列充電器中采用經過10 kGy電子輻照的APT13003E 及3DD13003A 在85 V 和230 V 輸入電壓下輸出負載電流分別是0. 15 A、0.30 A、0. 45 A、0. 60 A 系統平均效率的結果。從表3中可以看出， 10 kGy電子輻照后的APT13003E的效率與3DD13003A 的效率基本相同。

　　表3 AP3765充電器采用以下三種開關晶體管系統效率的比較

　　采用電子輻照工藝方法簡單， 成本很低， 輻照后將使得開關晶體管的反向擊穿電壓增大， 使開關晶體管的可靠性增加， 特征頻率基本不變， 其缺點是電流放大系數降低， 在大功率應用時可能會無法正常導通， 因此主要應用于中小功率開關電路中。而橫向PNP鉗位型開關晶體管對電流放大系數基本沒有影響， 由于在側面增加了一個pn 結， 所以晶體管面積和結電容會增加， 減小了晶體管的特征頻率， 但不能提高反向擊穿電壓， 可以應用在雙極數字電路和中小功率開關電路中。

　　5 結論

　　在較高交流輸入電壓下由于變壓器寄生電容充電造成導通損耗過大及關斷階段集電極電流“尾巴”的存在， 使得系統效率沒有改善。由于電子輻照使得導通損耗和通態損耗增加， 因此只有采用合適的電子輻照劑量才能使系統效率得到最大的提高。采用合適的電子輻照劑量的開關晶體管與采用橫向PNP鉗位型晶體管的開關電源系統效率基本相同。