功率管及其散热 - 电工基础

为了提高功放电路的输出功率，保证电路安全工作，通常有两种方法，一是采用大功率半导体器件（功率管），二是提高功率器件的散热能力。

1．三种常用的功率器件的比较
双极型功率晶体管（BJT）、功率MOSFET和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是三种常用的功率器件，它们的特点如表1所列。

表1 三种常用的功率器件的比较

名称	特点
双极型功率晶体管（BJT）	输入阻抗低、所需驱动电流大，驱动电路复杂；温度稳定性差，集电极电流具有正温度系数，会发生热击穿和二次击穿，安全工作区小；受少子基区渡越时间的限制，频率特性较差，非线性失真严重。
功率MOSFET	输入阻抗高、所需驱动电流小，驱动电路简单，温度稳定性好，漏极电流具有负温度系数，不会发生热击穿，也不会出现二次击穿，安全工作区大；没有BJT管的少子存储问题，频率特性好，工作速度高、线性好、失真小。
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）	它综合了MOSFET输入阻抗高、驱动电流小和双极型管的导通电阻小、高电压、大电流的优点。

2．功率管的散热
功率管良好的散热是保证功率放大器正常工作的重要条件。散热的好坏通常用热阻的大小来描述。热阻RT定义为每1W的集电极耗散功率使晶体管的结温升高的度数，即

热阻RT越小，散热条件越好。功率管最大允许的管耗PCM与热阻大小、工作环境温度有关，即

式中，表示PN结的最高允许结温；表示功率管的工作环境温度。

为了提高功放电路的输出功率，保证电路安全工作，通常有两种方法，一是采用大功率半导体器件（功率管），二是提高功率器件的散热能力。

1．三种常用的功率器件的比较
双极型功率晶体管（BJT）、功率MOSFET和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是三种常用的功率器件，它们的特点如表1所列。

表1 三种常用的功率器件的比较

名称	特点
双极型功率晶体管（BJT）	输入阻抗低、所需驱动电流大，驱动电路复杂；温度稳定性差，集电极电流具有正温度系数，会发生热击穿和二次击穿，安全工作区小；受少子基区渡越时间的限制，频率特性较差，非线性失真严重。
功率MOSFET	输入阻抗高、所需驱动电流小，驱动电路简单，温度稳定性好，漏极电流具有负温度系数，不会发生热击穿，也不会出现二次击穿，安全工作区大；没有BJT管的少子存储问题，频率特性好，工作速度高、线性好、失真小。
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）	它综合了MOSFET输入阻抗高、驱动电流小和双极型管的导通电阻小、高电压、大电流的优点。

热阻RT越小，散热条件越好。功率管最大允许的管耗PCM与热阻大小、工作环境温度有关，即

式中，表示PN结的最高允许结温；表示功率管的工作环境温度。