【導(dǎo)讀】二十一世紀是一個能源危機的時代，各國都為能源的短缺制定出了一系列新。普遍造成能源浪費的白熾燈向節(jié)能型的燈具過渡。源短缺問題所在，而且是對子孫后代延續(xù)生存發(fā)展的深思。了用電量，同時減少氧化物等有害氣體的排放，真可謂是一箭雙雕。本論文主要介紹了熒光燈的基本原理以及最經(jīng)典的IR2167電子鎮(zhèn)流器設(shè)計。熒光燈具有負阻特性，必須和有限流作用的鎮(zhèn)流器相結(jié)合使用，電子鎮(zhèn)流器。流電，達到逆變的效果。所以，電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計的好壞將起到關(guān)鍵的作用。

　　

【正文】 場效應(yīng)晶體管也分為結(jié)型和絕緣柵型 ,但通常主要 是 指絕緣柵型中的 MOS 型（ Metal Oxide Semiconductor FET） ,簡稱 為 功率 MOSFET（ Power MOSFET）。 基本結(jié)構(gòu)： 功率場效應(yīng)晶體管是電壓控制器件，目前在功率場效應(yīng)晶體管中較多采用的是 V 溝槽工藝，這種工藝生產(chǎn)地管稱為 VMOS 場效應(yīng)晶體管，它的柵極做成 V 型，有溝道短、耐壓能力強、跨導(dǎo)線性好、開關(guān)速度快等優(yōu)點，故在功率應(yīng)用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在出現(xiàn)一種更好的叫 TMOS 管，它是在 VMOS 管基礎(chǔ)上改進而成的，沒有 V形槽，只形成了很短的導(dǎo)通溝槽。 如 示意圖 圖 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 功率 場效應(yīng)晶體管 的 形式 較多 ： 如果按照 導(dǎo)電溝道可分為 N溝道和 P溝道 兩種 。 如果按照 柵極電壓 為零時源漏 間就存在導(dǎo)電溝道的 稱為好耗盡型；對于 N（ P）溝道器件，當柵極電壓大于（或小 于）零時才存在導(dǎo)電溝道的稱為增強型。在場效應(yīng)晶體管實際應(yīng)用中一般 是 N溝道 的 增強型場效應(yīng)晶體管。 功率 MOSFET一般 是 N溝 的 增強型 （見圖 ） 。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 N溝道和 P溝道電氣符號 應(yīng)用 ： 20 世紀 70年代后期，功率場效應(yīng)管（ Power MOSFET）開始進入 了 實用階段；進入 80 年代人們又 開始 在降低元器件 的 導(dǎo)通電阻 、除去 寄生效應(yīng)、增大 電壓、 電流容量和 驅(qū)動電路 高度 的集成化 方面進行 了 探索 研究，取得了快速的進展 。功率場效應(yīng)管中應(yīng)用最廣是 電流垂直流動結(jié)構(gòu) 器件 ， 工作 的 頻率 較 高、開關(guān) 的 損耗 較 小、安全 的 工作區(qū)較 寬、輸入 的 阻抗 較 高、易并 聯(lián)的 優(yōu)點，是 場控 型的 自關(guān)斷器件?，F(xiàn)在 主要 應(yīng)用于 DC/DC等 模塊電源、航天 電源、 UPS 電源 以及小功率（單相）變頻器等領(lǐng)域 中 。 作為 IGBT孿生兄弟的功率場效應(yīng)管，充分發(fā)揮自己的特點向三個方向進一步擴寬 ：① 更高頻率 向吉赫茲；② 低電壓產(chǎn)品的超低導(dǎo)通電阻；③ 在兆赫茲水平突破并達到 1200V的 高電壓上限。這樣可滿足不同應(yīng)用市場的需求，取得了令人矚目的新成果 。 晶體管 晶體管是半導(dǎo)體三極管中應(yīng)用最廣泛的器件之一，在電路中用 “V” 或 “VT” 表示。晶體管 的 內(nèi)部含有兩個 PN 結(jié)，外部通常為三個引出電極的半導(dǎo)體器 件。它對電信號 具有 放大和開關(guān)等作用， 實際 應(yīng)用十 分廣泛 ，有以下分類。 （一）按半導(dǎo)體材料和極性分類 按晶體管使用的半導(dǎo) 體材料可分為硅材料的晶體管和鍺材料的晶體管 。按晶體管的極性可分為鍺 NPN 型晶體管、鍺 PNP晶體管、硅 NPN 型晶體管和硅 PNP 型晶體管。 （二）按結(jié)構(gòu)及制造工藝分類 晶體管按其結(jié)構(gòu)及制造工藝可分為擴散型晶體管、合金型晶體以及 平面型晶體管。 （三）按電流容量分類 晶體管按電流容量可分為小功率晶體管、中功率晶體管以及 大功率晶體管。 （四）按工作頻率分類 晶體管按工作頻率可分為低頻晶體管、高頻晶體管以 及超高頻晶體管 。 （五）按封裝結(jié)構(gòu)分類 晶體管按封裝結(jié)構(gòu)可分為金屬封裝（金封）晶體管、塑料封裝（ 塑封）晶體管、玻璃殼封 裝（玻封）晶體管、表面封裝（片狀）晶體管和陶瓷封裝晶體管等 其封裝外形多種多樣。 （六）按功能和用途分類 晶體管按功能和用途可分為低噪聲放大晶體管、中高頻放大晶體管、低頻放大晶體管、開關(guān)晶體管、達林頓晶體管、高反壓晶體管、帶阻晶體管、帶阻尼晶 體管、微波晶體管、光敏晶體管和磁敏晶體管等多種類型。 晶體管的主要參數(shù)：晶體管的主要參數(shù)有電流 電壓放大系數(shù)、 功率 耗散 、頻率 的 特性、 最大 集電極 電流、 反向 最 大 電壓、反向 最大 電流等。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 （一）電流 的 放大系數(shù) 電流 的 放大系數(shù)也稱 為 電流 的 放大倍數(shù)， 主要 用來表示晶體管 的 放大能力。 根據(jù)晶體管工作 狀態(tài) 的 不同，電流放大系數(shù)又 可以 分為直流 和交流電流放大系數(shù)。 為 靜態(tài)電流放大系數(shù)或直流放大倍數(shù)，是指在靜態(tài)無變化信號輸入 的時候 ，晶體管集電極電流 IC與基極電流 IB的比值，一般用 HFE 表 示。 的 放大系數(shù)也稱 為 動態(tài)電流放大系數(shù)或交流放大倍數(shù)，是指在交流狀態(tài)下，晶體管集電極電流變化量△ IC 與基極電流變化量△ IB 的比值，一般用 HFE 表 示。HFE 既 有區(qū)別又 關(guān)系密切，兩個參數(shù)值在低頻時較接近，在高頻時有一些差異。 （二）耗散 的 功率 耗散功率也稱 為 集電極最大 的 允許耗散功率 （ PCM） ， 主要 是指晶體管 的 參數(shù) 發(fā)生 變化 的時候 不會超過所要求 的最大集電極耗散功率。 耗散功率與晶體管的最高允許結(jié)溫和集電極最大電流有一定 的 密切關(guān)系。晶體管在使用的時候 ， 其實際 的 功耗不允許超過 PCM最大 的 值，否則會造成晶體管因過載而毀壞 。 一般把 耗散功率 PCM 小于 1W的晶體管叫做 小功率晶體管， PCM 等于或大于 1W 而 小于 5W 的晶體管被叫做 中功率晶體管，將 PCM等于或大于 5W 的晶體管叫做 大功率晶體管。 （ 三）頻率 的 特性 晶 體管的電流放大系數(shù)和工作電流的頻率有密切的關(guān)系。如果晶體管其工作電流 超過的 頻率范圍，就出現(xiàn)放大 的 能力減弱 更有 甚至喪失放大的能力。 晶體管頻率特性參數(shù)是指 特征 頻率 （ FT） 和 高振蕩頻率 （ FM） 指晶體管 工作 的 頻率 大于 截止頻率 fβ 或 fα 時，其電流 的 放大系數(shù)β值將隨著頻率的變高而減小。 通常將特征頻率 FT 小于或 等于 3MHZ 的晶體管叫做 低頻管，將 FT大于 或等于 30MHZ的晶體管叫做 高頻管，將 FT 大于 3MHZ、小于 30MHZ 的晶體管叫做 中頻管。 2．最高振蕩頻率 FM 就是晶體管 功率增益降 是 1 的 時候 所相對 的頻率。 通常 高頻 的 晶體管 最高振蕩頻率小于 共基極截止頻率 fα ， 但是 特征頻率 FT 超過共基極截止頻率 fα 、 低于共集電極截止頻率 fβ 。 （四） 最大 集電極電流 ICM 最大集電極電流是表示 晶體管集電極所允許通過的最大電流。當晶體管的集電極電流 IC 超過 ICM 時 候 ，晶體管的β值等參數(shù)將發(fā)生 相應(yīng) 明顯 的 變化，影響其它的 正常工作，甚至還 有可能 將 會 其 損壞。 （五） 反向 最大 電壓 反向 最大電壓 指晶體管在 正常 工作 狀態(tài)的時候 施加的最高 電壓。它主要是指 集電極— 發(fā)射極 的反向擊穿電壓 和發(fā)射極 — 基極反向擊穿電壓 等 。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 1．集電極 — 發(fā)射極 反向擊穿電壓 是 晶體管基極 （ B） 開路的時候 ，其集電極和發(fā)射極 間的最大 的 反向電壓，一般用 VCEO或 BVCEO表示。 2．集電極 — 基極反向擊穿 電壓是 晶體管發(fā) 射極 (E)開路的時候 ，其 集電極和 基極 間的最大 反向電壓， 常 用 VCBO或 BVCBO表示。 3．發(fā)射極 — 基極反向擊穿電壓是 晶體管的集電極 （ C） 開路的時候 ，其發(fā)射極和 基極與 間的最大 反向電壓，用 VEBO或 BVEBO表示。 （六）反向電流 晶體管 反向電流一般就是 是指 集電極 — 基極 間 反向電流 ICBO 和集電極 — 發(fā)射極 間的 反向擊穿電流 ICEO。 ① 集電極 — 基極 間的反向電流 一般 主要 是 指當晶體管的發(fā)射極開路的時候 ，集電極和 基極 間的反向電流。 ICBO 對溫度較敏感，該值越小，說明晶體管的溫度特性 就 越好。 ② 集電極 — 發(fā)射極 間 反向擊穿電流 和 基 極開路的時候 ，集電極和發(fā)射極 間 反向漏電電流，也稱穿透電流。此電流值越小，說明晶體管的性能 就 越好。 應(yīng)用：由晶閘管及其派生器件構(gòu)成的各種電 力電子系統(tǒng)在工業(yè)應(yīng)用中主要解決了傳統(tǒng)的電能變換裝置中所存在的能功耗大和裝置笨重等問題，因而大大地提高了電能的利用效率，同時也使工業(yè)噪聲得到了一定程度的改善 。 絕緣柵雙極型晶體管 絕緣柵雙極型晶體管（ Isolated Gate Bipolar Transistor） 簡稱 IGBT，它是八十年代初誕生 的 ，九十年代 快速 發(fā)展起來的新型復(fù)合電力電子器件。 IGBT 將 MOSFET 與 GTR的優(yōu)點集于一身，既有 輸入阻抗高、速度快、熱穩(wěn)定性好、電壓驅(qū)動型，又 有通態(tài)壓降低、高電壓、大電流 等 優(yōu)點。因此， IGBT 的新技術(shù)、新工藝不斷有新的 變化 ；應(yīng)用頻率硬開關(guān) 6KHz～ 50KHz，軟開關(guān) 50KHz～ 150KHz；功率從五千瓦到幾百千瓦的應(yīng)用 場所 。 基本結(jié)構(gòu) 及其工作原理 ： 絕緣柵雙極型晶體管 是通過在功率 MOSFET 的漏極上追加P+層而構(gòu)成的 .IGBT的理想等效電路是對 PNP 晶體管和功率 MOSFET 進行達林頓連接后形成的單片型 BiMOS 晶體管 .因此 ,在門極 — 發(fā)射極之間外加正電壓 的時候 ,PNP 晶體管的基極 — 集電極間 形成了 低電阻，從而使 PNP 的 晶體管處于導(dǎo)通 的 狀態(tài) .此后 ,使門極— 發(fā)射極 間的電壓為 0V 的時候 功率 MOSFET 處于斷路 的 狀態(tài) ,PNP 晶體管的基極電流被切斷從而處于斷路 的 狀態(tài) .如 IGBT 和功 MOSFET 一樣，通過電壓信號可以控制開通和關(guān)斷 的 動作 .雖然在門極上外加正電壓即可導(dǎo)通，但是由于通過在漏極上追加 P+層，在導(dǎo)通狀態(tài)下從 P+層向 N 基 極注入空穴，從而引發(fā)傳導(dǎo)性能的轉(zhuǎn)變，因此它與功率 MOSFET相比 ,可以得到極低 通態(tài)電阻。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 IGBT等效電路 應(yīng)用： 絕緣柵雙極型晶體管 綜合了雙極型功率晶體管 和功率 MOSFET 兩種器件的優(yōu)點 是 驅(qū)動功率小 而且 飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為 600V 及以上的變流 變頻器 、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動 、 高頻電焊機 、 高頻超聲波 、 逆變器 、 不間斷電源（ UPS）、 感應(yīng)加熱 、 電力無功補償?shù)阮I(lǐng)域。 功率開關(guān)晶體管的選用 電路 的要求合理選擇選用 相應(yīng)的 晶體管 ，首先 由電路的要求選擇晶體管的材料 ，還要考慮被 選晶體管的耗散功率、集電極最大電流、最大反向電壓、電流放大系數(shù)參數(shù)以及外形尺寸 是否符合 所要應(yīng)用電路 要求。振蕩電路和小信號放大等電路中使用的晶體管，可以選用特征頻率范圍在 30～ 300MHz 的高頻晶體管，如 3DG 3DG 3CG22SA101 2SA73 S901 S901 S901 S901 2N555 2N540 BC33 BC33BC54 BC558 等型號。 音頻功率 放大器 的功率輸出電路 和低放電路 ，一般均 可以 采用互補推挽對管（ 一般 用 1個 NPN 型 的 晶體管和 1個 PNP型 的 晶體管組成）。選用 的 時 候 要求 配對，即性能參數(shù)要求 達到 一致。 用的中、大 功率互補推挽對管，可 適當 的 選擇 2SC945/2SA7362SC1815/2SA101 2N5401／ 2N5551 等型號 的 晶體管。 的 繼電器 驅(qū)動 晶體管，可 選擇用 S8050、 S8550、 C8050、 C8550 和 3DG12C等型號 的 晶體管。 的 揚聲器 或蜂鳴器驅(qū)動 晶體管、小信號 控制 晶體管， 一般可以 選擇用S901 C9013 和 3DG9013 等型號的晶體管。 的開關(guān)電路和驅(qū)動電路中 用的開關(guān)晶體管 ，其最高 電壓低于 100V，耗散功率低于 3W，最大集電極 的 電流小于 2A，可選用 3CK 3DK 3DK 3DK12 等型號 的 小功率 的 開關(guān)晶體管。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 的 開關(guān)電路和驅(qū)動電路中 所 使用的開關(guān)晶體管，其最高反向電壓大于或等于 100V，耗散功率高于 30W，最大集電極電流大于或等于 5A，可選用 3DK200、 DK5DK56 等型號的大功率開關(guān)晶體管。 使用的開關(guān)晶體管，其耗散功率大于或等于 60W，最大集電極電流大于或等于 5A，最高反向電壓高于 1000V。一般可選用 2SD8 2SD850、 2SD1402SD143 2SD155 2SD15 41 等型號 高反壓大功率開關(guān)晶體管。 應(yīng)用于音頻功率輸出、開關(guān)控制、電源調(diào)整、繼電器驅(qū)動、高增益等放大 的 電路中。 放大電路中所使用 的達林頓管，可以選用不帶保護電路的中、小功率普通達林頓晶體管，而音頻功率輸出、電源調(diào)整等電路中 所 使用的達林頓管，可選用大功率、大電流型普通達林頓晶體管或帶 有 保護電路的大功率達林頓晶體管。 的 晶體管不允許其 參數(shù)超過最大值（例如，最高工作電壓、最大集電極電流和最大允許功耗等），否則會縮短光敏晶體管的使用壽命甚至燒毀晶體管。 另外，所選光敏晶體管的光譜響應(yīng)范圍必須與入射光的光譜特性相互匹配， 以獲得最佳的響應(yīng)特性。湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 第 4 章 電子鎮(zhèn)流器 應(yīng)用 介紹 世界 的上電子鎮(zhèn)流器每年總是以 15%的增長率增 長，盡管熒光燈發(fā)出的光譜不是很連續(xù)，可是由于采用電子鎮(zhèn)流器之后，熒光燈發(fā)光效率確實提高