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2.4.1 电力晶体管的结构、原理及特点
电力晶体管的结构和工作原理都与信息电子技术中的小功率晶体管非常相似。GTR由三层半导体、两个PN结组成，有PNP和NPN两种类型，GTR通常采用NPN结构。GTR的结构、电气图形符号和内部载流子的流动如图 2－28所示。
图 2－28 GTR的结构、电气图形符号和内部载流子的流动
在电力电子技术中，GTR主要工作在开关状态。
GTR一般采用共发射极接法，利用基极电流 I B 对集电极电流 I C 进行控制。当 U BE ＜0.7V或为负电压时，GTR处于关断状态， I C 为零；当 U BE ≥0.7V时，GTR处于开通状态， I C 达到最大，即饱和电流。
GTR的电流放大系数β反映了基极电流对集电极电流的控制能力。单管GTR的β值比信息电子技术中的三极管小得多，一般小于 10，通常采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构来增大电流增益。
当考虑到集电极和发射极间的漏电流 I CEO 时， I C 和 I B 的关系为
产品说明书中通常给出直流电流增益 h FE （直流工作情况下集电极电流与基极电流之比），一般认为β≈ h FE 。
1）输出电压
采用脉宽调制方式，故输出电压的幅值等于直流电压的强脉冲。
2）载波频率
由于电力晶体管的开通和关断时间较长，因此允许的载波频率较低，大部分变频器的上限载波频率为 1.2～ 1.5kHz。
3）电流波形
因载波频率较低，故电流的高次谐波成分较大。这些高次谐波电流将在硅钢片中形成涡流，并使硅钢片相互间因产生电磁力而振动，并产生噪声。又因为载波频率处于人耳对声音较为敏感的区域，故电动机的电磁噪声较强。
4）输出转矩
因为电流中高次谐波的成分较大，所以在 50Hz时，电动机轴上的输出转矩与工频运行时相比，略有减小。