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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. - N* v+ O }: d: i. s- y
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
' z0 ^8 a, _: ?# {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. % f# V4 o5 c" U/ f* ` s: N
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 0 m7 a# Q" h% n1 @* R
的电阻,使 IGBT 在高电压 时,也具有低的通态电压.
7 U3 y0 U$ k9 P$ T; l# L0 x% C IGBT 的工作特性包括静态和动态两类:
1 R& z4 S6 R- 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.
8 _3 k2 m* R& ^1 |$ G2 k: T y2 G 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.
$ C: X! u4 }* T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 F0 B* K2 C/ o, R) J( M
、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
( f7 r. R+ I4 y8 c% A0 k$ v( i% 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
$ W1 j" X2 P% x+ N6 d, f,因此限制了 IGBT 的某些应用范围.
% C3 K# m. o l# a* g6 _ 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, ; Y+ a4 m' t% q; 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 7 q( R. g! \* ?$ k8 Y- O% \
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.
( N4 a3 ^( \! ^* ~ p2 ?( `1 T 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 ; g0 K) q* C) ~. D7 T" m& l- M
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.
: i/ f+ w; U$ c' O此时,通态电压 Uds(on) 可用下式表示 1 t* C/ B! ?+ Z
Uds(on) ＝ Uj1 + Udr + IdRoh ( 2 - 14 ) + u6 e$ d- s, l
式中 Uj1 —— JI 结的正向电压,其值为 0.7 ~ IV ;
3 }/ i5 C, P- m: v Udr ——扩展电阻 Rdr 上的压降; 4 ]6 U8 t4 p% o; {3 C
Roh ——沟道电阻.
, v2 z( l6 [5 \) x$ L: w 通态电流 Ids 可用下式表示:
2 x" q5 y8 ?0 B/ o$ A Ids=(1+Bpnp)Imos (2 - 15 ) + A4 O5 I. r6 P2 e
式中 Imos ——流过 MOSFET 的电流.
( `7 f3 I+ u9 u: x" 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
# M( [7 G/ y9 IIGBT 处于断态时,只有很小的泄漏电流存在.
/ R4 b- a( f! U6 I; D 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,
# R4 }' g9 f* x+ o, v8 [/ t& t: E* PPNP 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 3 }) S$ r6 @ F d) p& T4 i `
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+ r" z# h: _( N1 K* |2 - 58 所示 7 C2 x$ z6 g/ K2 G
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 ! i/ f! d4 T0 v
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 k/ H' i7 G' k8 E! P! q
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 ' z7 f: z2 [& H9 E$ M5 `0 W9 V7 M {! \
t(off)=td(off)+trv 十 t(f) ( 2 - 16 )
5 C& Q. y s7 h- K式中, td(off) 与 trv 之和又称为存储时间. ) ~2 s6 N7 | a) @
粗测IGBT放大性能可以用下面方法
; }7 `( V) Q* [0 M) Z. v1. 场效应管检测(SFP9630、IRFS630)：
* v1 @! |9 J( x# {/ O) p7 S/ i; YP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：
8 L1 B" n. f3 d3 S2 y7 ]2 c: I表3.9－2 P沟道场效应管
; w4 A! J. U0 u8 h& ~2 _" b% a; P2 @先三脚短路后进行下列测试
" _8 n3 b$ I4 _7 |, W4 g$ d表笔连接 9 t4 c7 @) l7 o$ _. ~: Y
| 读数 - o1 F1 }, t/ N* W! ^! Z
| 评判
) B/ @: i$ _. Y* s | 引脚示意图
2 S8 m! }% O( G/ N' t3 p0 a | 红－S、D
5 A( b5 a" `( D) ] | 黑－G / d+ ]: P; U7 d7 i) @/ a5 {6 B- y
| 无穷大
r# D. Q- Y. y' M# ? | 好
0 d5 d M- h" J2 F1 K0 A1 A | , y, O' V4 K5 B3 E' K o
| 红－G ! K8 ~7 ^7 ?) o7 n
| 黑－S、D ! j8 M6 `! U) |9 ~9 i# m
| 无穷大
3 D) b8 k: \9 x2 D/ O | 好
& l" z+ l/ n/ W | 红－S
# j+ w2 C& e; @/ h; p" Y | 黑－D 9 V5 j7 a! o7 N/ c+ y
| 无穷大 " u1 I% J+ R k" k- b0 @8 ~: Y7 q
| 好
% N9 [7 ~; e( q$ b! ]3 l* b0 v | 红－D
$ C9 z7 a) `$ U | 黑－S , W5 S, d2 @. y; k5 I
| 0.5读数 ! C1 k7 u( ~% p
| 好
* h, @5 y% Y3 j6 y$ c | 红－S , P! F5 H5 _/ b7 k" U
| 黑－G
# B/ ]3 M5 W2 ~9 r | 无穷大 ) a M' e7 L% b: N. |5 i4 L
| 红－S不变，黑－D，有0.8读数，好
: R4 K+ F+ I; `" l# L) 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。
& y, }# G& m% V- I6 Y |
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：
( M d" z# a3 R; _表3.9－2 N沟道场效应管 # S0 H. M, `- ~ w( L ?( n
先三脚短路后进行下列测试% r$ ?! {1 a" e" `; j. ]
表笔连接 9 J% [" ]& F7 L6 j3 Y8 ~' E1 \
| 读数
5 `! V6 E B4 I; F | 评判
1 n) P$ z4 i: ~: Q1 q0 k: r | 引脚示意图
7 j2 I; S( r4 e) s; D8 i" }# k | 红－G * B; J0 P; ?' |; _3 W7 F8 x5 L
| 黑－D、S
, n6 u3 S( N. y7 s6 U& T: u9 P7 e | 无穷大 " M. A+ a$ N, d6 ^4 J
| 好
4 w- B! |, D5 y2 E |
X* T( t; b# O9 a; b | 红－D、S
: o5 k9 }& t1 A; B | 黑－G
& U% w0 C! @3 S5 e& e) o0 g+ c | 无穷大 / D& a* a/ n& r+ |* y N$ t$ A
| 好
- q, G ^% ]+ z; u3 p% Y4 F | 红－S
1 `0 \* Y, q0 ?! {" U | 黑－D
# z$ d$ U- Y+ A | 0.5 - o$ u) H: n ~+ B
| 好
! s+ x6 a1 l# f1 x- ?% R8 s | 红－D 9 ~) P4 f# ]+ C+ n
| 黑－S
6 @$ j+ \) Z) y3 A | 无穷大 2 ~2 p3 \: p( r8 q; X3 ^# m
| 好 . d; u) v% Y" l4 Z
| 红－G ; ~, a. I% f2 a3 _" j
| 黑－S
5 w) V- d* {+ F | 无穷大 - q } e% Z# P8 N4 C
| 黑不变马上转红－D，有0.8读数，好
+ ]6 |$ L0 ^" M T | 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。. j. I& D( L1 \( K/ m' T' A
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，4 a4 d3 r6 G2 Z) _8 Y- k) l
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+ g) Z# l* j, a: F! r. N
}% [+ T# }3 A+ l5 l! s( a# y0 G[ 本帖最后由 cylzwx 于 2008-3-22 08:51 编辑 ] |
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