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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.
^* x6 b8 l3 K0 ?- ^) `2 U0 T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
! Y0 x' Q9 K# ?" g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. / o4 v& @0 o6 T+ K
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 % }6 d% T' `* h5 J+ e* E
的电阻,使 IGBT 在高电压 时,也具有低的通态电压.
7 F% j9 q( R) W" P$ D IGBT 的工作特性包括静态和动态两类: . I: k$ S6 E! q/ u/ h7 Z' G* j
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.
$ P0 l% X# N# ]$ R; ` 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.
6 t! J9 ^ `, i0 Z; N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
4 P, U# X* {9 Q% V' p* n、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 . i m( z3 ]1 k; s
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
& F& P( E7 f# v,因此限制了 IGBT 的某些应用范围.
/ m+ e& w9 S9 e! y- i6 y. 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,
/ H+ c$ X$ y: }# j. H" r8 }+ I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 % |. \) ]/ E- p* s8 @, b4 `
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.
$ P6 x! b8 S2 \' ? e) d0 e 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 G+ c" K4 k% A8 r$ |5 R$ O. U
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.
. n3 E% f+ L A; r% E此时,通态电压 Uds(on) 可用下式表示
* w d6 M! H2 r' k; L& ]. H- CUds(on) ＝ Uj1 + Udr + IdRoh ( 2 - 14 ) ( ?3 s7 }( {+ H4 ~* `7 A; P* @
式中 Uj1 —— JI 结的正向电压,其值为 0.7 ~ IV ; , U! O3 z x3 V. B7 g' b
Udr ——扩展电阻 Rdr 上的压降; $ N" g3 h" Z; Y
Roh ——沟道电阻.
4 K7 v5 q7 {+ v 通态电流 Ids 可用下式表示:
; M% I( d, k5 t0 _2 e0 B Ids=(1+Bpnp)Imos (2 - 15 )
- L: t* t, A, J$ R 式中 Imos ——流过 MOSFET 的电流. & ^% ]" K' `( v6 p6 u- h9 ]. @
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
5 ~. v9 e2 S8 m' ~/ {IGBT 处于断态时,只有很小的泄漏电流存在. " x- ~) z: u. Q" K- j2 X8 t! 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,
0 n* W& h! n 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
! O }, \, b2 q# g1 h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
k: y$ y; r2 J8 ?. p2 - 58 所示 3 ], ]+ |6 P7 C5 P9 ^# ~
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 % X( H+ W/ v8 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 / y3 K( |8 X1 q8 Y. w r* X
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
# A3 A4 b4 C- {' J0 W+ |t(off)=td(off)+trv 十 t(f) ( 2 - 16 )
5 c. O2 u6 l, c$ T4 ]" w式中, td(off) 与 trv 之和又称为存储时间. 4 _9 w& E4 y& t- `' E
粗测IGBT放大性能可以用下面方法9 E! Q& ]4 g+ [) Z
1. 场效应管检测(SFP9630、IRFS630)：# s" `3 }7 [2 K4 j# B! ~! O
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：% u/ f( R r) g5 P. G+ d4 n
表3.9－2 P沟道场效应管 7 S# ?: [; w1 ~( @7 I
先三脚短路后进行下列测试 W: |9 H& c8 v/ ^
表笔连接 ) I' f3 |/ U7 r" J c) b0 X
| 读数 + F9 \# u3 Z9 U* L) u- l, Z7 z$ T
| 评判
$ h$ Q0 Y) `1 S/ c | 引脚示意图 ( y0 L+ r4 Q% K7 s3 A2 d. \; O+ M
| 红－S、D
; \" v1 Y9 v7 I& t9 w | 黑－G
, Y4 {; _; v* F3 _ | 无穷大 : ^0 X. N" E; u; {" s7 K
| 好 6 Y5 M; \5 D) v! N" B# O
| 3 x) ?, P# |2 Z- o. Q2 i, ]" q
| 红－G
1 w# W# I/ B) Z y! f5 Y4 R | 黑－S、D 3 L& i: |: o/ ] o) a/ ]
| 无穷大 ! J5 r m( l4 j0 n, N* V
| 好 ' J. f+ O) W0 s
| 红－S
A' I" G3 m% b8 e, A5 T0 X4 | | 黑－D
' Q2 `' Y2 K8 M" o | 无穷大 ! Z* \ \& A7 o
| 好
& J, R' B- P+ K3 Y9 q9 _5 {9 [ | 红－D / o* [6 Y9 N) r, C% S; Q5 _' T$ O
| 黑－S
6 a* V! U: h+ s9 C* d# m | 0.5读数 . l: V$ N X! _, Q4 k' d- Q* w
| 好
( n( N6 X2 ]$ {0 j( W2 G | 红－S
! I/ F/ |4 Q6 `8 f/ o | 黑－G
( b# X+ u# d. O1 J0 [6 B9 u | 无穷大 7 H/ `* H1 W- o. n8 H) _. H
| 红－S不变，黑－D，有0.8读数，好# J7 t' @- V& t' f. \9 w4 P4 q& s$ {
| 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。- y5 X3 m8 D* z5 p& h& X1 ?- u' g
|
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：8 e2 P- i7 ]& X/ n3 h+ e7 G7 m6 k2 F
表3.9－2 N沟道场效应管 ! X' U4 V) H% k: p
先三脚短路后进行下列测试
- V7 Z8 E/ [; n$ W% ^表笔连接
4 |' j* I* ]$ p. A | 读数 1 n8 n; u, }# A4 e$ E- b5 M6 a
| 评判
8 R l: K' o1 T' N& d/ n | 引脚示意图
" T) _* y0 q, e% X | 红－G 9 E$ c) H: T6 ^% P" A
| 黑－D、S ) ?- r; K- o* {1 N
| 无穷大 / s% L$ b8 M' B- G. `( W# C
| 好 % Q2 ]/ B) f* ^
| @9 u/ t& f1 S3 P( g
| 红－D、S - o2 ?& `1 Y5 G0 c
| 黑－G . n) K" P2 {3 B8 s. C* @4 t" T
| 无穷大
' |3 o6 H k4 V% q- Z | 好 * q! _5 f4 t' t' H. z
| 红－S
; S0 c# W% @5 S0 R3 L* `8 m6 | | 黑－D 5 ~$ G. c4 M& m7 v2 ~
| 0.5
( r: C3 O) o( e; v | 好 9 C' A. b9 D; \3 `1 l- }1 k6 N/ x
| 红－D
: i& W) Y" B: o+ u5 { | 黑－S
. { w$ {. z' Q0 j) m6 d | 无穷大
~6 }8 y$ D- Q% F B" z* V# V | 好
, x. d1 X' b# Y7 M: u | 红－G
$ L4 }4 ] ]" w0 P! L' V | 黑－S
( P1 r3 x! C* p1 Q | 无穷大 1 S' N: a. h8 ?, ~9 V" m
| 黑不变马上转红－D，有0.8读数，好* P8 }/ t! L6 I) I7 d" w
| 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。) b6 w( C0 S: A t3 [( u. U# `. w
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，! O( F: ^* a4 a# _, o
，. X* w( |/ V; l% O5 W
2 ]; a! N- ?! L o2 o; H8 Z
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