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。