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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.
% m s7 o1 z$ k( x; B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 & Q5 q% g h/ a% u; i7 }
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. + C0 o; F: p7 [0 c. u0 Z( a
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 7 J7 U+ y9 o; q) m5 U
的电阻,使 IGBT 在高电压 时,也具有低的通态电压. $ C+ H( D4 X4 N- Y& b- C4 H6 S" p! U; s
IGBT 的工作特性包括静态和动态两类: ' X) v! ~# e$ i' y& F
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.
/ a$ o; P f# f5 N: W6 ?, f0 \ 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.
% X' z& Y; m, [2 K0 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 1 Y" W" w1 \: B+ @% J! g
、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 % l' P3 ?3 X8 b: `
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
3 }- R+ g( N0 R& D# I,因此限制了 IGBT 的某些应用范围.
8 x/ I$ ?8 |. v$ 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, & f: y. }+ Z2 _2 x
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
/ N" N1 _+ z( S. b6 `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.
. M" s/ W8 H5 ~" M1 m2 A 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 4 i `( P# c5 o3 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. ! m% ]. j) ~& w/ _$ f# e& P$ d/ k; R
此时,通态电压 Uds(on) 可用下式表示
' i6 V2 }9 x, X/ n9 h/ F5 }Uds(on) ＝ Uj1 + Udr + IdRoh ( 2 - 14 ) - _) F0 {! ?6 p/ L; N& ^& N
式中 Uj1 —— JI 结的正向电压,其值为 0.7 ~ IV ; 4 ~8 y% Y2 K0 F6 T2 _$ J
Udr ——扩展电阻 Rdr 上的压降;
) i9 B* m5 h1 d" w$ ^$ d& ~ Roh ——沟道电阻. ; I9 }4 \: _1 D8 Q! t
通态电流 Ids 可用下式表示:
9 A% D' d2 V3 V Ids=(1+Bpnp)Imos (2 - 15 ) . S$ p! ^4 X$ O
式中 Imos ——流过 MOSFET 的电流. ) g( G F* O( m2 d- Y4 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
9 _( J9 @: ^+ C M5 LIGBT 处于断态时,只有很小的泄漏电流存在.
: S/ ]: K$ D2 r" c2 @- Q 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,
9 y5 ?0 m9 {& E) sPNP 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 8 q0 y/ Y8 z/ j2 U! 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
+ ~. F J. @4 O2 - 58 所示 & Y! q4 N6 H( n3 s! N1 L" d
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 ! N1 \0 L" c# e+ G# L6 K, 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 + c' `7 f! X! b7 z) m
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
1 Y8 y& R& {$ d+ V- vt(off)=td(off)+trv 十 t(f) ( 2 - 16 )
# z3 }0 C a3 V5 `式中, td(off) 与 trv 之和又称为存储时间. 8 [3 o1 t5 p$ [9 @7 ^& [
粗测IGBT放大性能可以用下面方法
7 n- S2 z+ N' a1. 场效应管检测(SFP9630、IRFS630)：) V3 ]0 G, d- W% J" t- x2 V# Z
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：
' y3 y; d) F2 \- ]7 @$ \. Z& v# P表3.9－2 P沟道场效应管
1 m( L# B6 {/ s7 Y& ]% k, S先三脚短路后进行下列测试% T$ V4 e4 `- l5 ^
表笔连接 ! ^; A5 ?' A( @/ h# y/ H
| 读数
5 I G( Y( V4 K6 n2 A | 评判 ! e# }3 }4 Y6 J1 C
| 引脚示意图 [8 M. _# U) A5 q3 c! {% e2 r: {
| 红－S、D + j4 \7 D0 a- f+ s# N
| 黑－G
2 J) o3 S( } }, b+ n- U | 无穷大 % G2 o: g6 ]' L& {8 ~1 k: @* z
| 好
0 E% e+ o: T ?7 K( y | L8 S8 w; V6 B: E6 E/ o' Y! K
| 红－G
* W' Y$ C9 r$ a& g3 C | 黑－S、D
) `- p; v8 Q1 S+ Z1 b | 无穷大
8 d2 S) ]2 I& N8 b) i0 x2 V | 好 7 t6 N5 v# z0 O6 } S7 K
| 红－S ( \- b# w G }) g4 A
| 黑－D
L$ o7 N. O8 R& k: G& O5 ~ | 无穷大 6 c" k+ M. r8 T7 ?9 b& L
| 好
8 }! w. c, \* k! b% G# r0 w0 r | 红－D
6 [: O9 z$ Y& {$ X | 黑－S
) L o, ^5 r, G8 M" {5 T | 0.5读数
1 \2 V0 J( m* h | 好 + F- D. ~2 ?' z
| 红－S % m: D. W& w$ V ^8 F( a' X7 Y
| 黑－G
! X; v+ P0 `$ B7 u# c | 无穷大
0 A# N8 h9 f7 G2 Z9 B1 E) Y3 N | 红－S不变，黑－D，有0.8读数，好
) ^( T2 W @) B2 J2 ]4 Q/ 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。+ R5 r" f& c4 O5 U. c N& }+ 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：
: \* w2 f# E f+ v表3.9－2 N沟道场效应管
- d k, f q' A: k1 |- [. H3 \先三脚短路后进行下列测试: V& {$ @/ y T
表笔连接
% O4 D1 o9 I p7 Q s | 读数 7 `7 ?4 T$ d% ]- N
| 评判
; p h0 C% S* A% @3 }& ~ | 引脚示意图
$ Z6 z" C: H8 z- m7 _ | 红－G
6 f& w' r0 p( i | 黑－D、S 8 w$ {5 e$ o+ L) y$ z
| 无穷大
; D+ Q) V8 }% y, s5 J( I$ [2 I( h | 好 ( N$ y4 m& P1 ]3 j% }1 c$ O
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! A7 F* x2 Y' L# S& V0 f6 S! ] | 红－D、S , P) c# {+ \" D. a- w2 f Y
| 黑－G 4 z8 \8 k8 J4 {/ ?
| 无穷大 0 A$ v1 u8 W& i" L9 p3 D; D
| 好
% R" T" Z3 s+ o* ?& |0 [% i | 红－S
e+ l4 |" o3 c# V | 黑－D & R9 `( ?2 o6 L( E
| 0.5 . q, M! c7 V" c& p s9 Q4 Z( d
| 好
! [* O6 C9 R: K | 红－D
. D- r9 f+ u: m! X | 黑－S ' w9 T2 A2 X* t' n) n# }* ]2 r
| 无穷大
+ ^1 n' ]0 X* V* s6 ^ ` | 好 ) W# I( J# q2 w0 P
| 红－G
) h, f. @* ^! f! |4 S | 黑－S 0 w: y9 ?2 r: I* g* p5 Y% y
| 无穷大 / E; m, n: s% y+ `
| 黑不变马上转红－D，有0.8读数，好
: j6 i* D: L. B: W# Q; C3 W. I | 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 q/ j5 T8 X3 A# y( `+ U5 _0 @3 Q. F |
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2 Q2 h4 Z3 |- h' {! C，. g; L' V4 S! P
! a5 D U0 R% h1 W; ^% t[ 本帖最后由 cylzwx 于 2008-3-22 08:51 编辑 ] |
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