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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. & `- Q, Q; P, O9 a0 J0 w4 `
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 " {- R# c* g% }+ o- G% b( s
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.
7 j6 E0 D( I7 U9 ^, Z; `3 w 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 # r7 Y' b7 u, V8 [5 D3 M6 \; ^# u
的电阻,使 IGBT 在高电压 时,也具有低的通态电压. 7 t/ Z" D- ^1 R5 D. Z3 u
IGBT 的工作特性包括静态和动态两类: . Q# k# F. e: @
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.
1 } @# N, P0 T S5 D1 Z 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.
# D! M5 A/ H- _7 K) 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
( l9 P2 L9 D& e- w+ ^4 X R9 i、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 F& M- L9 L2 `6 H/ y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 T+ ~" r) M+ q, F/ y; E5 }; I. D* M
,因此限制了 IGBT 的某些应用范围.
/ i) x- J V2 ?7 B) L: ]: ?: M 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, 4 P1 P& L5 `( \+ U
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
, g5 `# ?3 X! s# u: C. \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.
# N( w- q! b {. c2 l* D2 D 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
! u. M5 Z4 Y' i. V3 C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.
- ^( _4 B0 \; O( E9 z6 |8 M此时,通态电压 Uds(on) 可用下式表示 7 A) D# T$ ?+ C8 {
Uds(on) ＝ Uj1 + Udr + IdRoh ( 2 - 14 )
2 r' Y: p8 _) H& e: \& D( e6 T" [( n 式中 Uj1 —— JI 结的正向电压,其值为 0.7 ~ IV ; * z* n+ I) X) m0 E) R- M
Udr ——扩展电阻 Rdr 上的压降; 5 _/ i4 D4 x/ |3 q/ p
Roh ——沟道电阻.
5 o, M' s: I+ `; g" c 通态电流 Ids 可用下式表示: ( N [% I0 R0 R( u; y" ]7 V7 ^
Ids=(1+Bpnp)Imos (2 - 15 ) 3 }3 F0 S* Q) c' m5 N9 n A% r
式中 Imos ——流过 MOSFET 的电流.
$ A, V/ D" T3 R" z6 u# t& @% e 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 : B5 j1 x6 H- T0 e3 J6 ]
IGBT 处于断态时,只有很小的泄漏电流存在.
: `( G& D# a: w5 [. 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,
9 y, S* N* q$ Q: e: k' ?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 2 B5 k5 X4 \ n9 }3 @2 d* C0 u
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
% F8 u* M, U" ?5 v2 f) r$ Q2 - 58 所示 # I+ K7 m5 x- T8 U
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
& i6 X* b% I4 S: |' E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
+ N* Z0 _: y* n' t9 P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
; k$ V8 w# G$ v& x; ?) x3 o7 E1 o' Gt(off)=td(off)+trv 十 t(f) ( 2 - 16 ) 9 Y5 o, C8 @0 r* k- J" r8 a
式中, td(off) 与 trv 之和又称为存储时间.
3 }. w1 G# J" u; u( S j粗测IGBT放大性能可以用下面方法% e" s+ R$ c9 X( H/ \6 T
1. 场效应管检测(SFP9630、IRFS630)：# b# a* a) x' `! n% X r' n
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：
$ b! ^6 I. c8 x* c Z" z表3.9－2 P沟道场效应管
9 `* x; F, p; y. ]5 I1 k5 V先三脚短路后进行下列测试
; D$ m: e5 n9 O; d/ O表笔连接
- I6 q2 ] Y. w1 E6 u" r | 读数
0 |! d1 C& T0 h6 i | 评判
0 J7 V, l% ]) M/ | | 引脚示意图 4 ~) ^* Z6 ^3 \
| 红－S、D
+ O4 N$ E: J& C! J8 h0 t | 黑－G
- P& ]) A0 B. h1 ~% ~3 V | 无穷大
* U' j2 n& I/ b8 \ | 好
' C7 [0 q$ t: _( O | , ]( C1 g% `/ q6 V" X Q
| 红－G " J Q4 W) N( o6 G$ Y0 A
| 黑－S、D 1 g- P8 u" a6 K
| 无穷大
9 v+ U3 B; G8 V0 K- M: X1 S | 好
/ G+ d3 n5 j6 D | 红－S
- w4 |$ X. p) M/ y3 j1 u. J | 黑－D / S% e1 V* i- r
| 无穷大
1 F5 A5 y9 U7 a* S; w% z9 A! z | 好
/ O. j$ s4 R. m* }% K; Q" o | 红－D
' b+ j" n. O/ R) \$ l' G; t | 黑－S + a% m" p+ |, ?* ?
| 0.5读数
6 j- a- i& Z* o- ^6 P! D | 好 r4 p6 M# J: t- D% Y% Q6 o
| 红－S . H0 R5 q; @4 E$ e
| 黑－G
8 v' t4 [1 Z. s+ h! Z; o | 无穷大
4 O, M- \% g4 ^& i | 红－S不变，黑－D，有0.8读数，好2 z7 ?5 b# E6 {- p* u) e
| 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。( k- |' d# e- ]
|
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：& B4 H' ]" }" I0 w
表3.9－2 N沟道场效应管 ! x n- }" j( v( J/ t9 x* z# {$ j
先三脚短路后进行下列测试
( Q( L# w6 F5 m+ J: @表笔连接 4 z6 X2 V" o6 {5 y
| 读数 ) V9 a. A$ q+ p, j$ g* |' } W
| 评判 ) K- }% l4 L+ v4 G- L. J$ r
| 引脚示意图 # o8 }7 X! h" n9 |6 a& N
| 红－G . a$ z% u4 _) |# J' u8 a0 e. W+ o/ L
| 黑－D、S
8 U A, }0 B6 d" |) Y | 无穷大 * `: o$ t4 Q3 \( I3 z
| 好
7 ]# ~, z5 y- L' M8 i( t | $ K3 \6 L& E* c/ \) |
| 红－D、S 0 D. E2 `% @4 j4 a; r: v
| 黑－G : m! H, D; W' l6 ` w3 c P6 p
| 无穷大 ; N5 K# p3 ?3 j& ]. E+ ?
| 好
% X, s9 c6 p3 j, }5 l | 红－S ( l( {) u+ n( g: G* U
| 黑－D % c& v, Y: w# B0 q$ R6 L
| 0.5 2 a. b+ v! D2 w$ c2 o5 V
| 好 3 k: |& w7 z/ S/ t2 w" D* s+ T/ C
| 红－D 2 r5 j# E2 O4 l1 {
| 黑－S * ~' q$ D, d2 r2 _9 k
| 无穷大
% t$ Z" J2 M' J* r" v Y | 好 9 z6 |; x2 @. I* a
| 红－G ' f' Q2 F. w1 \8 D
| 黑－S : R8 T2 C4 I3 M9 Y* A7 h# j* A
| 无穷大 , e9 u0 f( W0 @, L5 E! W
| 黑不变马上转红－D，有0.8读数，好
; k9 M! a# S2 y" 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。
4 e/ D5 h: \& \/ I: F6 V; H |
，8 E) S+ n) p, p: p" Q3 W
，$ G/ a- t, b7 q' {$ q/ m! t
; y% \- V( v' H8 A9 W- y: W0 b
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