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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. / E- F3 J/ w g( E5 ]# r
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
5 k' W. L. n: j- G; G% Q% C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. 7 O% n; C% N( F
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 ' d8 |! A" ~4 ?' @/ n! Q; T/ ]
的电阻,使 IGBT 在高电压 时,也具有低的通态电压.
% h# T$ ?4 }( A: R IGBT 的工作特性包括静态和动态两类:
! Z' {3 M- Z3 A3 K( n 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.
# V1 q& M3 o! @/ I 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. ) T$ L9 t; Y$ P6 h$ l( C# U9 `
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 # P d, p& f- h5 e. T A) h# U
、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
5 t% i& _$ F1 _" q% e$ Z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
9 R4 G4 |. o# l2 h9 t,因此限制了 IGBT 的某些应用范围. 4 t+ d( L2 c# @ C5 _7 l7 Z
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,
5 M# Y8 R5 i9 ~; y$ E Y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
; y$ U2 Y1 R6 r9 `# ?2 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.
9 x$ E' ~" @& c x! _, x9 | 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 2 _6 C5 ?/ R) D
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.
1 F8 Q& |! U2 b9 B( z( } X此时,通态电压 Uds(on) 可用下式表示 ( i) Z" c1 A7 P" _4 q0 y
Uds(on) ＝ Uj1 + Udr + IdRoh ( 2 - 14 ) 1 t. c. J* A! F3 e' Y3 w+ p
式中 Uj1 —— JI 结的正向电压,其值为 0.7 ~ IV ; ; j+ x6 P: F3 ?- X) ~9 e
Udr ——扩展电阻 Rdr 上的压降;
1 }$ K9 B" G: l. c+ P' t* ^ Roh ——沟道电阻. ( c6 t& c6 D6 @# u
通态电流 Ids 可用下式表示: , M: r# [) n- d& {& x
Ids=(1+Bpnp)Imos (2 - 15 ) 5 d$ W7 @) x0 z
式中 Imos ——流过 MOSFET 的电流.
' h; G1 |, O$ ]/ Y4 S7 S 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
* X* O( R& t( s- _IGBT 处于断态时,只有很小的泄漏电流存在.
7 b1 }$ B) [7 E/ J" @( y0 i 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, , u5 C! M2 t: i# J
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 $ |0 x+ w; l- g9 T- j7 {$ ~" E
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 , ?' n* t& d. L/ `0 i6 ?( }1 }- y
2 - 58 所示
. N/ B F( T$ W! u U& nIGBT 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
2 I8 U! \% }5 {) _9 w @7 x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
0 X$ r* r( @, d+ p3 N6 a% V: R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
- z# J, U& m( N0 |2 ]t(off)=td(off)+trv 十 t(f) ( 2 - 16 )
+ h3 d$ J# g+ U- U' y C. F1 l1 g式中, td(off) 与 trv 之和又称为存储时间. ! M& f3 W- R) v+ ]9 E
粗测IGBT放大性能可以用下面方法
7 P& B* }# N. l6 C5 x1 W6 z L1. 场效应管检测(SFP9630、IRFS630)：
7 P& m% V" F' p; `7 F7 eP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：
& s- W/ g: B+ Y b表3.9－2 P沟道场效应管 $ ~6 ]$ \, j* Z" q3 L3 r
先三脚短路后进行下列测试. ~; J9 V. w4 Y) p i+ h% H
表笔连接
- Y2 v+ m- z' H! c$ A& Y | 读数
# u! C$ s& U8 l8 L. H | 评判
8 e+ g% f J; G) [$ P | 引脚示意图 5 s O1 i+ I3 \6 o
| 红－S、D
; _: |* w2 B1 v: {2 R! d | 黑－G 5 c# i0 U1 y9 p( w B
| 无穷大 " |% V8 ] ]: I* f. T- X k3 w
| 好 % e* Q( {: `; ^# Q3 V) o* \# a* ]; k
| , X) [3 s2 S E8 [6 I9 j' v
| 红－G
4 ^- ~& [4 K# J | 黑－S、D
) b C% p2 T# I. q: l | 无穷大
6 A$ f, b% W: r; ^ | 好 3 y& |" ]: P1 w2 t8 ?7 {8 o: t6 t$ _
| 红－S ' K; R) k; y& S4 @
| 黑－D
8 x' H' Q) C9 ~6 ] | 无穷大 6 Y$ o+ y( ^# n7 K
| 好 " I6 U, G5 |# L6 |. X$ _ B
| 红－D 4 d: s0 j6 C2 u, _2 {
| 黑－S . N- D' `5 Q" @. J" h( K+ Q
| 0.5读数
$ z% {; I: `/ l! v8 j4 K | 好
7 C$ i0 s p1 ?* m6 C | 红－S 9 D" U/ N/ R/ ?* t, p& i, Y* p
| 黑－G 4 ?' z" Y( e! [1 G9 v, G, e0 R
| 无穷大
( q7 _& o3 F9 ~# K | 红－S不变，黑－D，有0.8读数，好" H- }& o) T+ m' P6 B& Y; 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。
" o3 p/ d) ]" @2 i* u3 { |
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 `' o) m! e+ d: U& W' ?
表3.9－2 N沟道场效应管
9 D( L" o9 ?+ S2 ]/ U1 s先三脚短路后进行下列测试, @7 |! ~1 q1 K, i( u; J
表笔连接
# V/ F' [4 L* e2 X9 D | 读数
9 K4 V- h' B: E$ k9 a | 评判
/ g$ z4 h" w# ?+ f) w# q! T | 引脚示意图
9 H) j3 E7 v: @* y | 红－G 9 t6 O; ]. `. a) ]3 F5 H. v: {; K
| 黑－D、S
2 @- \0 t. r& n0 G- R; ` | 无穷大 . [0 }$ X1 q8 d6 E% c6 k
| 好
- }- C0 t# X; x8 b1 j: K |
7 H2 y' v B1 K2 j# { | 红－D、S 1 ~6 j& j0 K( K2 K& f
| 黑－G % ?: s8 W; C$ F, r, M9 g
| 无穷大 " B: ?: T4 T8 C# q
| 好
& z' h* d# A; u3 ?; s/ s @3 } | 红－S
L k' ?" ], n% _, _ | 黑－D 9 A9 F B% h0 K$ r% z
| 0.5
, q) T( a3 t0 q5 J. T | 好 : R% |2 A1 b. h8 ~; ?! g5 J! y
| 红－D - c, o) |% _8 {
| 黑－S
% w6 D& c0 B4 H* A, K6 I | 无穷大 & S: G" T7 D; @+ d, {1 o* l) `
| 好
# c1 o2 q5 w$ Y) L8 a | 红－G
r: X, f6 y: z, L" W% U! o s | 黑－S 7 Q: w. T* w# ?+ h; O7 V
| 无穷大 7 d" z+ s! B6 p, J3 c! x$ e( y. R4 ~
| 黑不变马上转红－D，有0.8读数，好
! c% U# d. O5 T! n. B2 [( M" R | 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。
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9 ]. ^/ M7 X9 Z5 N8 ] R/ t，: j* W1 y) [! u) m( x6 o' G
2 I: S2 o. R# }; J( j, \" Q[ 本帖最后由 cylzwx 于 2008-3-22 08:51 编辑 ] |
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