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发表于 2008-3-20 16:16:48
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来自: 中国广东汕头
IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给 PNP 晶体管提供基极电流,使 IGBT 导通.
5 \) ?" s @$ B, `: B: u: x反之,加反向门极电压消除沟道,流过反向基极电流,使 IGBT 关断. IGBT 的驱动方法和 MOSFET
/ ?" Y) s% B6 }9 ]- D; K基本相同,只需控制输入极 N 一沟道 MOSFET ,所以具有高输入阻抗特性. ' _! o+ X: l$ ^
当 MOSFET 的沟道形成后,从 P+ 基极注入到 N 一层的空穴(少子),对 N 一层进行电导调制,减小 N 一层 - \' |; V4 b* u; p9 c7 x* ^+ L
的电阻,使 IGBT 在高电压 时,也具有低的通态电压. " c+ r2 z! Y9 I, M1 b
IGBT 的工作特性包括静态和动态两类:
' J! |- e; S1 v( \; A 1 .静态特性 IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和 开关特性. . \+ n8 U3 w, f. V% I; D: F
IGBT 的伏安特性是指以栅源电压 Ugs 为参变量时,漏极电流与 栅极电压之间的关系曲线. 1 Y; R- y0 Q) k; Z% i
输出漏极电流比受栅源电压 Ugs 的控 制, Ugs 越高, Id 越大.它与 GTR 的输出特性相似.也可分为饱和 区 1
3 O! P' Y+ B9 X% i0 [、放大区 2 和击穿特性 3 部分.在截止状态下的 IGBT ,正向电 压由 J2 结承担,反向电压由 J1 结承担.如果 8 F& T& E$ t( i3 k3 A1 V0 ~
无 N+ 缓冲区,则正反 向阻断电压可以做到同样水平,加入 N+ 缓冲区后,反向关断电压只 能达到几十伏水平
6 x/ ^, D8 m5 v M8 j2 t,因此限制了 IGBT 的某些应用范围.
* Y) g7 \, O; Q$ Y6 ^' S$ S( ~ IGBT 的转移特性是指输出漏极电流 Id 与栅源电压 Ugs 之间的 关系曲线.它与 MOSFET 的转移特性相同,
0 v' a7 |. M) K' [$ E当栅源电压小于开启电 压 Ugs(th) 时, IGBT 处于关断状态.在 IGBT 导通后的大部分漏极电 流范围内, Id . u9 P2 y5 Y& @% H1 m
与 Ugs 呈线性关系.最高栅源电压受最大漏极电流限 制,其最佳值一般取为 15V 左右. ! J- p! O4 X) ]( L- B* ~
IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系. IGBT 处于导通态时,由于它的 PNP 晶体管为宽基区 : l9 ? p+ B" j3 U
晶体管,所以其 B 值 极低.尽管等效电路为达林顿结构,但流过 MOSFET 的电流成为 IGBT 总电流的主要部分. 5 D2 ~/ `; A5 G" a$ v
此时,通态电压 Uds(on) 可用下式表示
* A, C/ N/ ]. P: E* O9 D: TUds(on) = Uj1 + Udr + IdRoh ( 2 - 14 ) 7 m, L- J2 n* J
式中 Uj1 —— JI 结的正向电压,其值为 0.7 ~ IV ;
: C4 e, d! y7 [+ }1 P/ m) T- S Udr ——扩展电阻 Rdr 上的压降; 6 p4 ?( v0 s- g) j2 A3 q3 c
Roh ——沟道电阻.
; \) n1 v# P6 t1 H j8 Z% I2 [6 } 通态电流 Ids 可用下式表示: 7 M6 T% |7 w$ E
Ids=(1+Bpnp)Imos (2 - 15 )
* N0 k# M2 Z @+ _ x 式中 Imos ——流过 MOSFET 的电流.
7 P. e( R b: j 由于 N+ 区存在电导调制效应,所以 IGBT 的通态压降小,耐压 1000V 的 IGBT 通态压降为 2 ~ 3V
+ L3 V! h" @% FIGBT 处于断态时,只有很小的泄漏电流存在. * S. e& G) c4 Q4 n
2 .动态特性 IGBT 在开通过程中,大部分时间是作为 MOSFET 来运行的,只是在漏源电压 Uds 下降过程后期, ' D* k1 G4 f$ b+ a- Y
PNP 晶体 管由放大区至饱和,又增加了一段延迟时间. td(on) 为开通延迟时间, tri 为电流上升时间.实际应
. p: Y8 ^# x: o* d7 A( ~用中常给出的漏极电流开通时间 ton 即为 td (on) tri 之和.漏源电压的下降时间由 tfe1 和 tfe2 组成,如图
6 o! U* W5 i' y5 a6 ?2 - 58 所示
/ i; W! U @6 aIGBT 在关断过程中,漏极电流的波形变为两段.因为 MOSFET 关断后, PNP 晶体管的存储电荷难以迅速消除,造成漏
- r5 L: a5 {& w* O极电流较长的尾部时间, td(off) 为关断延迟时间, trv 为电压 Uds(f) 的上升时间.实际应用中常常给出的漏极电
$ Q8 _: J( C+ T流的下降时间 Tf 由图 2 - 59 中的 t(f1) 和 t(f2) 两段组成,而漏极电流的关断时间 " b* P/ f( m/ Y
t(off)=td(off)+trv 十 t(f) ( 2 - 16 ) ' f/ G$ T4 h$ K8 X* f5 S
式中, td(off) 与 trv 之和又称为存储时间.
+ R0 K- {0 [) i! |+ s6 i) a粗测IGBT放大性能可以用下面方法4 i& h% M" X# m/ {/ _4 I- @
1. 场效应管检测(SFP9630、IRFS630):
; Z2 `7 ?: I6 f( r5 zP沟道场效应管以SFP9630为例,万用表置于二极管档位,按下表检测:
6 N. I# ]; l0 z; Q8 R0 B* b表3.9-2 P沟道场效应管
* ~6 p6 \1 |3 ~, }先三脚短路后进行下列测试
# x& A1 m# f6 H" m0 u, y4 `. E表笔连接
2 i4 j Z3 Q# c5 J | 读数
3 g/ p% w' T' v- }3 z; T | 评判 $ \# J/ Z4 f5 S
| 引脚示意图
" u& N- y. e. z1 Y; P | 红-S、D
: G9 k* B, y7 _1 ]+ y3 h | 黑-G
7 [1 ?. P9 F ~ x1 `9 N5 H& u3 z | 无穷大 9 }* D0 \( G, c& Z" ]9 h Y$ ^; X
| 好 2 u& l$ w2 M0 S) Q% p3 K
| 6 x i6 ?/ _2 w2 h/ r O
| 红-G 3 N+ c+ |2 l) K3 |
| 黑-S、D . _2 D0 |3 V& F |, K
| 无穷大 + @1 V4 O% P: w, o
| 好
1 C. t+ E0 K, x | 红-S
" ~! A. M0 i7 h- |; D | 黑-D 0 K7 R1 y4 D6 J v* t; e: S" {
| 无穷大 8 _, f) e" Y: Y/ D6 C
| 好 + Z! Q" @: q5 C* p5 B* N% L
| 红-D % c" l- J0 p2 _
| 黑-S 8 V: X X2 n- V" X. W2 S9 ?. I8 p
| 0.5读数 - d1 v2 t ~& l7 j- g3 B V T4 B& z, U
| 好
" a& K7 h% O9 t: P | 红-S
# V& c9 `+ W7 m. k; T9 `3 D2 ] | 黑-G
' [) Z! S' I! x6 U! ]8 F! e | 无穷大
' U0 K# @4 y" i9 Q# } | 红-S不变,黑-D,有0.8读数,好! V8 i7 q' q5 ^
| 三只脚短路后重新测试才有效,以上测试结果属正常,否则不正常。
E! z+ H: }9 p | N沟道场效应管以IRFS630为例,万用表置于二极管档位按下表检测:
7 Y- \7 `2 h. Z' }# Z- I5 M) e表3.9-2 N沟道场效应管 3 E& S: M& u0 c" R+ d
先三脚短路后进行下列测试
, S5 B( W+ }9 y3 H2 s( h. r! \5 e( E表笔连接
: w [$ O: f; N! O m+ B; C | 读数 1 n* b5 A/ V/ I9 [+ u" S
| 评判
! w- b) U W5 w | 引脚示意图 8 h: _* b( v) g7 k4 d2 D8 A
| 红-G 9 w. N! @/ O, e: r% x
| 黑-D、S 2 ~" \# ]2 P# U, K% ^
| 无穷大
- Y7 o- @' \# [$ a Y u' A+ x | 好
8 P( [- {2 g0 X |
& [: H- z9 l! R: W7 P8 R% l( d | 红-D、S , i& M( L* ]* B: n+ l4 n+ C5 P
| 黑-G - w( a( H! J% C \; K
| 无穷大 # Z) v6 _8 b( [ ~+ |1 W
| 好
' G2 f: N* u7 A2 _& W" ~1 B | 红-S 7 E1 d; h! `7 T0 N- i4 I2 T
| 黑-D 7 K3 B0 b# Z5 i4 X6 m& ~& O
| 0.5
" X' { c7 W1 h8 p: _& I- N | 好 / ~0 L6 t0 ^2 T! F
| 红-D
: h! h$ o. U+ B+ X5 W+ ~ | 黑-S
9 q) ~8 s& I* G# J) L | 无穷大 % Z" h! p' W! S
| 好
3 O B7 H7 m' }* J4 T/ z* j7 K( G | 红-G
+ T- s" U: h/ y0 [! Z | 黑-S
0 y; E% r8 b3 R1 W | 无穷大
; P! H! C* W3 q6 h | 黑不变马上转红-D,有0.8读数,好8 N8 D+ M' B! n' C
| 三只脚短路后重新测试才有效,以上测试结果属正常,否则不正常。
" F6 O( D" L V+ a ]( z E. N | ,0 B L* ]7 Z; V8 `' Y: h+ g& I
,
, ?/ [) h' s5 Q! o" J0 v- f
% B( C( t) |* e/ a1 l[ 本帖最后由 cylzwx 于 2008-3-22 08:51 编辑 ] |
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