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发表于 2008-3-20 16:16:48
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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. 7 p1 P! B* j7 P
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
' }0 h1 o3 E& e: W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.
$ l2 l( f5 H) p) o$ g: S! H 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
' p+ J& l$ t' K- E& q8 F的电阻,使 IGBT 在高电压 时,也具有低的通态电压.
- y, W5 u6 G! G$ j, I1 W IGBT 的工作特性包括静态和动态两类: 6 ^$ G$ T" d! I
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. : F9 c2 l1 t6 ]; D0 }$ p
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.
+ ~0 ^4 l/ E( e$ c8 e% J/ d4 b/ G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
7 _$ a& P% H: e、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
0 P: p" H9 v& |! r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 : x2 r7 c7 j6 I2 [( ~* N
,因此限制了 IGBT 的某些应用范围.
9 d7 p3 _, ~+ O. ]9 o/ t 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,
" P. x+ @! x% K& D: U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 3 Z# F! ]/ @7 J' @( c
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.
' `' z- ?5 u& s 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
% O" K t# c1 W: d0 x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. " U3 J! A/ ]) L' V4 C4 V! N
此时,通态电压 Uds(on) 可用下式表示 0 {. h% @+ c: |
Uds(on) ＝ Uj1 + Udr + IdRoh ( 2 - 14 ) , I$ G! ]0 M7 a. L7 \( M) _4 a
式中 Uj1 —— JI 结的正向电压,其值为 0.7 ~ IV ; 0 F" ?" x$ C7 @* {8 x) K. r
Udr ——扩展电阻 Rdr 上的压降; 9 O3 s; T' B% q& K
Roh ——沟道电阻.
" c3 }0 u, x* C4 a# W8 ]& j 通态电流 Ids 可用下式表示: 8 o K# ~5 _- ?# L
Ids=(1+Bpnp)Imos (2 - 15 ) ! r3 w7 V- c; C
式中 Imos ——流过 MOSFET 的电流. 9 P. f$ e6 I1 l; ]( [
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 4 X* e( r# ~5 a' K3 g
IGBT 处于断态时,只有很小的泄漏电流存在. " S- c X4 B9 f/ G; H, y( V
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, " A* x7 w# G; W1 D. E
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 # @# w9 l8 v% @( M
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
3 m! P: z3 C1 m% T2 - 58 所示
- J) d8 e1 \0 O) D( J# v; d vIGBT 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 & J7 f/ v! s& [1 I* z) ~& M
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
. d o! W0 m w- V* A, l" a+ 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
5 j# S- e$ I6 S# g- c1 T ?5 mt(off)=td(off)+trv 十 t(f) ( 2 - 16 )
, s) W! }0 E8 s! ^式中, td(off) 与 trv 之和又称为存储时间. # ]% M# K2 S( Q7 p6 G
粗测IGBT放大性能可以用下面方法. Q( \. x0 a: U
1. 场效应管检测(SFP9630、IRFS630)：9 Q. H6 f. [, }+ @
P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：
* |9 }1 i6 E; k7 ]/ A6 w表3.9－2 P沟道场效应管 1 u/ `3 I* f8 e0 ?9 E4 r9 j. B& |
先三脚短路后进行下列测试
# B# F/ \& Z% \6 q/ t( }% p表笔连接 ; C/ ^! @+ o+ R6 n h+ }
| 读数 ( l8 y. l: @+ K7 ?+ H2 z
| 评判
8 t' ~" \& q- l7 r* s0 ~ | 引脚示意图 9 F5 M% ~* ^9 t6 t( K( m7 l' T
| 红－S、D - ^ d3 Z$ F2 X! F. H, X
| 黑－G
- @# D; H# s) i9 l9 A% o3 a | 无穷大 1 J7 M4 G" Q0 [7 }/ i# e
| 好 + [8 E9 m8 v1 P
| + I3 V/ F/ W* \! Y- i% g! Q
| 红－G $ e& h2 k& e/ A* l0 R: c9 p" A( U
| 黑－S、D
: ]5 m }$ g' ^) s" r8 T | 无穷大
& I# u/ s5 }. j- V. S+ k | 好 7 R$ o* W0 g' c( X9 D
| 红－S
2 F7 F4 f. M, n" }5 ~" k | 黑－D 2 h# K. i5 Q* x& d: L8 b$ O
| 无穷大 " W4 [2 d8 S2 Z% G5 Q7 E; J0 [
| 好
& {3 j$ s4 s& x/ X: B | 红－D
* ]1 ]. m3 k& z) \- I) Z | 黑－S
6 L R) a$ _! P, b+ y | 0.5读数 : M! c' j0 a. l) K: N% R
| 好 ! k: u6 f0 S8 Z- b9 W3 V
| 红－S
4 |& g/ Z8 E6 ?0 X- p# `5 N* O | 黑－G . z/ S: _& ]0 c5 G
| 无穷大
; J6 r0 T3 }- ]7 O# h$ R | 红－S不变，黑－D，有0.8读数，好
- z2 n$ Q5 T, d+ C' m( e | 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。
6 f9 O% ?% T% g" r _2 t, I8 v |
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：4 D2 D0 ]" [: y4 T* K
表3.9－2 N沟道场效应管 4 J: `# U! h2 u2 s1 l j# s. V
先三脚短路后进行下列测试! T9 S9 n; [ N1 P9 ~) Z
表笔连接
- q& g( I8 x* }4 t+ a" T5 | | 读数
" V& u2 N6 ?2 G, m7 }2 v* e( a/ m) ? | 评判 0 @. W$ v% I0 ^4 ]: g: }
| 引脚示意图 , `$ G1 \7 O# d# |
| 红－G $ w4 b$ [1 J8 d3 i
| 黑－D、S
; ~" n5 q; q" e) S+ o6 |9 R | 无穷大 % P; V. f$ y0 y2 l" G$ g2 @( a
| 好 * t8 X3 q/ j5 x! N2 y8 h
| ' f6 `7 }% @! f8 v; I' B; Y9 u. c+ l
| 红－D、S / F/ R; w) G: e( v; C5 u, x" b9 r
| 黑－G 9 d% M5 B* |$ a" z
| 无穷大 3 \( K6 X1 R9 O6 T
| 好 # l9 N, a, T% ]$ g9 O4 D
| 红－S & n& _; y6 H, W# V/ _9 Y
| 黑－D
6 Q$ G! w+ \6 J" q% k2 }) P# f | 0.5
9 l4 {; x( Y! h. j7 O& C* s! K | 好 . y8 X. y, E* z% e5 v8 r
| 红－D " G' n `0 Z3 A2 m+ g7 O1 z& D& C
| 黑－S - k2 Z8 s9 q% N9 B0 u) Q
| 无穷大 5 n4 ?1 g' g3 ?9 Q' G1 x8 Q, _% U, q
| 好 " C) Q7 q% R/ M1 g1 T1 T, J
| 红－G
" p; ^5 E! f# ]2 j2 P9 R. l; r* c0 S | 黑－S , P$ a; H; `/ t8 S
| 无穷大 - d7 z7 e, b2 O
| 黑不变马上转红－D，有0.8读数，好
6 X9 S! E* Z) n0 d" ~/ C* D | 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。 y. \9 @$ i) ~* v2 @" e" b; R- C. ` @
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，% b9 ]7 B# V9 g1 ]+ P8 f9 t* O
，1 a6 ~2 J& b( k2 B2 w; `
; z* j0 B- j |" x9 }* [
[ 本帖最后由 cylzwx 于 2008-3-22 08:51 编辑 ] |
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