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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.
8 {: K7 m, T5 I* e0 q' G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
+ W5 A6 J' w" ~+ j" R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.
v$ {' O: D1 [1 }2 t 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 ( F4 i4 L3 C/ D1 T. a/ o, A
的电阻,使 IGBT 在高电压 时,也具有低的通态电压.
9 M; K$ K* c; V: t6 |- l# O& @# q IGBT 的工作特性包括静态和动态两类: |$ \+ G6 E/ O. [* v% @: `
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. 6 \4 R: N" X4 ?# g2 f! D
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. " }4 D! L- d/ Z
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
5 h5 m0 U3 A1 w! a6 C$ Q# 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 , s, ^1 E! `6 r/ i* l
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 & ^4 O$ e( c/ g9 a
,因此限制了 IGBT 的某些应用范围. 1 Y1 S! V. }; C% c* H% r x! i) O
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, . @" j& J5 s6 {# O% V) l2 r
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
8 V$ F- P: C3 `( _9 y7 |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.
; V0 u: _* h/ u0 l9 ` 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
; ^+ }" D4 ^ }+ ]7 ?" N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.
" S2 o# r6 C0 O! M此时,通态电压 Uds(on) 可用下式表示
- e, J8 G2 z7 G# l/ q8 j, l1 wUds(on) ＝ Uj1 + Udr + IdRoh ( 2 - 14 )
% z$ G& S+ f) V 式中 Uj1 —— JI 结的正向电压,其值为 0.7 ~ IV ;
' w6 r* Y! q* ~% _+ _: _ Udr ——扩展电阻 Rdr 上的压降;
2 h4 l, J) ^ A9 w3 B Roh ——沟道电阻. + i" ?5 x" L& V: m
通态电流 Ids 可用下式表示:
k* @, [" O$ m% [9 I Ids=(1+Bpnp)Imos (2 - 15 )
% S! @+ t$ H/ n 式中 Imos ——流过 MOSFET 的电流.
2 S9 G5 N1 c' ?0 M 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 R! q! _3 P8 ~" F( Z
IGBT 处于断态时,只有很小的泄漏电流存在. , R% b, u3 @* r$ T
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, . o! j9 U& \" Z0 ^* 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 5 i, Q; X7 |) n4 E: y" p, ]
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 $ B( I4 U% {& i; F: v
2 - 58 所示 2 {5 z i; G8 S* k. ]
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
9 m D$ F$ i! }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
; a" y1 `, i7 A8 F+ k' g7 J" O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
; k1 n) i6 G2 Q5 ^, ft(off)=td(off)+trv 十 t(f) ( 2 - 16 )
7 o% t( {6 d& H. ]9 O6 D式中, td(off) 与 trv 之和又称为存储时间. ) @8 B0 B# [2 Y+ U1 @# J: U6 x9 A' F$ q
粗测IGBT放大性能可以用下面方法6 U2 G9 d& X$ W! P# G! N
1. 场效应管检测(SFP9630、IRFS630)：
% k# J5 p4 M4 u& H" e. |% [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：
! c5 }, E, ^0 Y9 p0 ~3 F/ n% |9 I3 l. i表3.9－2 P沟道场效应管 ( e# Q0 [* X) W& t) ]2 W/ z! U" \
先三脚短路后进行下列测试
! m- ?1 W. ~$ n$ C% F& {1 V表笔连接
0 u' P" j0 k# o6 w" N | 读数
7 V, D4 L( A2 D# | | 评判 ( X* u. [" f- v8 w d, P' ~
| 引脚示意图 , a& u6 z9 B3 k% e' W3 p
| 红－S、D
- Z G2 f, v6 S# J2 _4 W& z | 黑－G * T: @" A! k0 q( t
| 无穷大 1 X% l2 e" f0 F/ j. D
| 好 0 E- {$ ]: F! w4 x% p
|
6 o; h1 X' H) y1 d | 红－G
. p: {, d. A, U( }" L7 Y% S1 Z% G | 黑－S、D ' q5 }, t: c9 j# m: g4 s
| 无穷大
, Q% r+ v* x4 \; Q% i4 \2 |+ X | 好
5 z" u* }( r2 A0 i4 F5 W: R | 红－S
1 H4 I9 ?6 g0 Z | 黑－D 2 B- |; p4 Y3 V% d
| 无穷大
, N0 m- U `6 b3 r( P8 o9 s [. u* g | 好
% J9 Y) k6 Y8 P/ G7 }8 b! n | 红－D & I1 v# w& ~$ T& v- m2 \
| 黑－S
9 T- C! _, H% q" t- H | 0.5读数
- d9 e# O) T2 o' e9 ~6 @ | 好 + ]3 d# ]+ O$ R
| 红－S
! z% {, v+ v( t% E% w! b1 a | 黑－G 4 q& x) o# k# o
| 无穷大
. x8 _6 y$ m* x | 红－S不变，黑－D，有0.8读数，好
' `& p5 v* w0 c* x. H0 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。
" F2 N8 W4 ^% c i |
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 s$ C7 K1 [6 ?* p! u) T4 X5 K
表3.9－2 N沟道场效应管 , T3 e3 _) E( K# O" m! m
先三脚短路后进行下列测试1 s- `1 M6 [! H ~2 ]# e, g- X2 |7 I* z- A
表笔连接 " d( C# C3 O; C3 W' P
| 读数
9 X% z2 P1 `& K5 Y* ` | 评判 9 W" O5 |2 e( N- Q" _) R' q& ]
| 引脚示意图
$ G7 t5 L: o6 Z' M | 红－G 5 k" D5 k! x2 d' h
| 黑－D、S $ K' s$ q6 ^3 B: T, T
| 无穷大
8 k* K! s5 ]+ J: x0 S, X, ^9 \5 @ | 好 + z! v8 Q( @# w1 ]. h- _
|
# m/ K6 w+ g" I7 k I3 d) B5 x W | 红－D、S
3 F* t0 W [, Z/ k: j | 黑－G 7 P% U2 N2 i: @, |4 B
| 无穷大 9 w1 _6 s! Z6 _1 u7 j
| 好
, r$ j' i/ a: M, A% l | 红－S
: [' V. Q9 K: [& R5 k | 黑－D 3 U' G; c8 d3 N# H' p/ O y! h
| 0.5
, Q u% N2 j9 K1 e/ E5 @' g T# M | 好
% g0 N2 {. [4 G( B% U) V | 红－D / a' `' ~# n/ ^4 y2 i7 P
| 黑－S - H% m- [: U5 L8 h0 B
| 无穷大 1 _1 s4 w* a6 H+ Z9 ?
| 好
. g$ a: Z8 W- _* r/ u | 红－G
& s! a, }# X' _( v+ i- C. o; p | 黑－S " r( a$ ?/ i9 I& y5 W1 k
| 无穷大
1 d$ B# Q$ p9 b$ _7 } | 黑不变马上转红－D，有0.8读数，好
3 l% O8 }7 z4 L/ W6 K+ M | 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。
) L/ V* E3 L3 T |8 V9 I% t |
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- F0 `7 m% B) M' h% F，) H* r# |# \; r% U7 _
7 D( h* x5 C+ `; K' t
[ 本帖最后由 cylzwx 于 2008-3-22 08:51 编辑 ] |
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