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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.
( ]$ v! Z) ^( B$ y5 W8 Q0 p1 Q/ P& C% m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 4 X. o( b- F$ Y" S' t. @# m* L
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.
2 J) H G6 g) x7 a3 ?$ u 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
+ x/ Q- M% A6 M1 E的电阻,使 IGBT 在高电压 时,也具有低的通态电压.
9 \; w }& A& r; \, f, Y IGBT 的工作特性包括静态和动态两类:
8 X( f0 K7 `8 i, E; r# }, K# Z 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. * U5 ]3 m, v6 X4 ^! e
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.
( j/ r; _+ p1 U8 S0 \5 X+ o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
9 k+ X, z9 E" J9 B" 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 # B" n# y- Z9 v' d; J
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
7 h5 G( Z2 p8 H$ {+ z! O,因此限制了 IGBT 的某些应用范围. 8 V) A, D, V# U3 s8 h
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, . x" H# |5 b* [( _) e" m8 T
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
" v& Y, c; x6 d q- t6 ?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. & }2 c, m* z. n- D0 \" J6 P( h
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 ( P- i: L" f& B ]
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. $ x+ l! v( g2 `1 m, i3 }
此时,通态电压 Uds(on) 可用下式表示
; F( U8 h5 j6 a- PUds(on) ＝ Uj1 + Udr + IdRoh ( 2 - 14 ) ( p. O$ t$ x3 F
式中 Uj1 —— JI 结的正向电压,其值为 0.7 ~ IV ;
9 d5 l0 C! q# l: z Udr ——扩展电阻 Rdr 上的压降; - u, R6 W4 L# v4 o" S
Roh ——沟道电阻.
* G" F c/ N# W4 v$ l" E) o) } 通态电流 Ids 可用下式表示:
; W+ m0 j* M. e0 _' T& d Ids=(1+Bpnp)Imos (2 - 15 )
$ E. W0 i# `" R( N8 e 式中 Imos ——流过 MOSFET 的电流.
8 f; s8 B4 O# p G- X 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% W7 b7 S0 D* @# @) i: y
IGBT 处于断态时,只有很小的泄漏电流存在.
1 P1 v3 o6 ^6 I! F, ` Y 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, 5 E) i5 j$ W0 Y: l/ U" k3 f
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 1 P- {- s- f7 M9 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 7 h# y: p4 B; ?1 u' g; A/ E( F: f
2 - 58 所示 5 p L7 X: }% b1 a1 h" A
IGBT 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 , \4 _# x, p" H
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 9 ?& B6 i5 |8 K4 g7 f( 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 7 T5 b. ]0 J) l8 p
t(off)=td(off)+trv 十 t(f) ( 2 - 16 ) % W% T+ l9 r, h1 Q
式中, td(off) 与 trv 之和又称为存储时间. 3 d+ w3 F: o8 X$ C
粗测IGBT放大性能可以用下面方法& d5 m; k# R6 C& k
1. 场效应管检测(SFP9630、IRFS630)：$ A7 v+ J5 s! q t* B
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：
0 ?2 s4 l8 F3 b6 H- O9 c, Y% N/ ?表3.9－2 P沟道场效应管 ( |* M3 j7 c0 ]6 `9 l
先三脚短路后进行下列测试3 S4 ?. n v4 `; @/ o
表笔连接 ; O4 T3 A( v5 x( p& K4 }
| 读数 h3 t9 _# N/ Y" {+ t- q$ w9 m
| 评判
8 Z5 u) _' P# w# B- o! f7 r | 引脚示意图
2 K3 ]6 ?1 i% a7 G$ _ | 红－S、D 9 c. P9 m7 I4 S" I! g9 j5 F
| 黑－G 3 s8 Z7 W. s6 E9 e9 u
| 无穷大 7 q# T @% x" s! V* k3 V
| 好 - p' W* Z) J8 M) f. D1 t! A
|
2 P; ~, s/ V/ \6 C" [- V. b, w; r | 红－G
% ]/ e `2 I& l0 A% _' Z | 黑－S、D 3 y' e- G0 V* d6 U# y% }/ {0 z
| 无穷大
# L3 o" g1 q4 g! h | 好 3 d5 r) G6 J: }$ R& r$ p; v( l
| 红－S 6 B7 n9 J. X4 |+ a* {
| 黑－D
6 B X9 B" n* `+ R( E' d: S" l# H7 Q | 无穷大
; b9 v) F# S; S( s | 好 1 {6 V0 Z! r) U: g+ {9 l
| 红－D 4 f- f, G( C1 \" o" ]3 t
| 黑－S
, \% h: F) w ?; Z0 p% i6 J | 0.5读数 . J/ J' ?) t0 R3 g5 b: Q2 h, e/ k7 C
| 好
7 b$ L" c+ d& |# |4 a0 f | 红－S
# G2 c. e- s3 C0 ?/ K5 E" \) } | 黑－G & E8 d. O9 G. g% y' `2 F
| 无穷大 ( R# x% h# ^3 [! \
| 红－S不变，黑－D，有0.8读数，好0 x6 h B1 @2 H" a- B6 @- {
| 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。
3 o( p: H2 W) A. m, t; j |
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：
6 `# G- x9 M( a( h3 x表3.9－2 N沟道场效应管
& Y. ^& B( s: _* Q8 t6 q先三脚短路后进行下列测试
- V3 A0 l( Q; e2 |' a( }0 @表笔连接
" e/ [. ~; Y8 O) Q3 D+ m | 读数 . b% U7 ~( Z! h1 N
| 评判
l9 M2 G$ q. a! } | 引脚示意图 0 Q# v8 b! O3 N. f
| 红－G
) y% B) k! a7 V% L: D1 m | 黑－D、S
$ n# q, ^- C, h1 N# V# Y1 F/ c | 无穷大
( T7 u2 v+ R# n' d _6 R' f0 M2 e" ` | 好
8 G8 _$ u. j, U, x; ]& ~4 F# \& Z |
( o8 d3 h5 ?- ^5 p3 x$ B$ }7 y. | | 红－D、S
: G9 E0 Q) h* O4 o | 黑－G
( X( a2 |, b8 Y | 无穷大 6 \3 W$ _, s1 Y/ y. {4 r G' Z
| 好
' U- T9 M% R7 D* W* z+ N | 红－S
! }2 D3 r' z; F/ O8 x$ m# h* i, \ | 黑－D ! d5 k; ^4 s, B+ l$ U
| 0.5 ! j B! C5 y9 f& P* Q
| 好
6 e6 Z4 }( p5 |: { | 红－D 8 ~2 H+ c$ N: W7 Z6 e' Z
| 黑－S
& e+ O& u4 v. }/ A1 R | 无穷大 3 A& t! B# B h) f6 v5 X7 M9 b# ?
| 好 # [4 B) ]9 c: o4 g4 t
| 红－G " b7 U( ]% Y. `5 f" o5 O
| 黑－S $ f! O. E5 W& m4 d) i! F" v
| 无穷大 * b/ u8 X# t( `! b
| 黑不变马上转红－D，有0.8读数，好
% z$ M6 q: T9 P* j( E' T( o0 H | 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。7 g; {8 |" a, U
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0 I& N; _" w7 H+ I，: Z+ r0 N6 x; H
) @5 y$ ~- f2 Y8 X/ B' {* d; x8 |[ 本帖最后由 cylzwx 于 2008-3-22 08:51 编辑 ] |
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