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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.
; W9 Z/ A7 \7 `; \- V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
7 {6 s, d1 h' }# O% z5 ]2 X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. / N0 {1 y) w$ @* 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 " Y* [" r+ J7 [# S/ A8 Q* f
的电阻,使 IGBT 在高电压 时,也具有低的通态电压. $ Z& A" n% L; x7 [3 t; @
IGBT 的工作特性包括静态和动态两类: 2 I$ x7 }0 A2 p8 O9 _) `
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. 3 b; c9 S1 L4 k* e; U7 I) M
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. 2 [% Z: I( G: B6 A- h
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
- X' ~# M5 w `5 l/ n1 \、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
, u+ a+ {+ G" N: t$ |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
2 o; \. w0 A& M7 e4 D3 Q,因此限制了 IGBT 的某些应用范围.
1 S1 a9 }: n- h- W4 i 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 h& n9 Z' j3 o Z$ `6 k( s" C% ]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 4 S4 t0 R9 P" Y3 {, y) W/ R
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. " G8 Q2 H' u7 @$ S+ p( f; y
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 8 c5 j5 O: }$ Q: b
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.
) ]7 C; g5 T% { O此时,通态电压 Uds(on) 可用下式表示
4 L9 k: X( H% ?: TUds(on) ＝ Uj1 + Udr + IdRoh ( 2 - 14 ) % }; }0 e" H3 |0 T5 P/ n
式中 Uj1 —— JI 结的正向电压,其值为 0.7 ~ IV ; 6 q6 G# x* C7 m$ }7 p
Udr ——扩展电阻 Rdr 上的压降; 0 Z; L7 Z, s, {- S+ a: J" m4 q- q
Roh ——沟道电阻. * ?, y* ~/ |* f: B5 R! [
通态电流 Ids 可用下式表示: ; q2 r( H$ G& R7 ~, d
Ids=(1+Bpnp)Imos (2 - 15 )
- h8 R. j) k" s 式中 Imos ——流过 MOSFET 的电流.
3 t+ v* X7 a5 K4 N( B 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 S3 I: G j3 K) T) uIGBT 处于断态时,只有很小的泄漏电流存在. # e+ E. z# T0 t' B2 P6 A9 J4 u4 U
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,
; w/ M1 X" H+ N& W0 f$ D W; 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 - w$ B) t% i2 C
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
B5 `# H2 F2 {4 q$ [. P$ F2 - 58 所示
' j$ `% C# l/ h* uIGBT 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
7 K; Y/ D! F6 W% X; z. n, Z0 U4 u. i3 s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 L% z7 u. _0 e% M4 R; _6 a
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 " p M) ?& O2 h8 X6 u
t(off)=td(off)+trv 十 t(f) ( 2 - 16 )
$ l. N( ]% j. ?4 _式中, td(off) 与 trv 之和又称为存储时间. 4 H' g8 v; T: D3 g+ u
粗测IGBT放大性能可以用下面方法
, e) T, o! Y& @8 m8 e1 P% G! n/ b7 D1. 场效应管检测(SFP9630、IRFS630)：
& c. Q1 |1 I! BP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：0 K2 V$ z9 v7 l) V& B. e
表3.9－2 P沟道场效应管
( ~' j/ [5 x" Y3 M先三脚短路后进行下列测试4 q) Q" Q B* R) o
表笔连接 ! F- ?8 T- n; P/ ^
| 读数 3 S9 J, n2 A6 A) k: ]" B
| 评判 ) f4 k1 L: s! B3 b
| 引脚示意图
$ `8 E3 u+ s* g" L9 }- \, P( U | 红－S、D
$ O, v; s& x: |+ J4 q5 C | 黑－G
. {9 ? r( v1 l( j r) D! l | 无穷大
7 F# r, o4 f8 f* W. g M | 好
: j7 G' F ]/ M" l. a |
* r$ ^9 J4 R3 K) j4 T; w9 T9 U# Y$ K$ ?+ P& p | 红－G . r0 d: u7 O( N _# S5 F
| 黑－S、D 5 m/ b, \6 c8 q( n% I
| 无穷大 $ q# q+ L7 v( o% U4 z8 ^, q
| 好
1 j- V+ G y4 l | 红－S
+ ?5 C) _/ M3 ^ S; u9 ~ | 黑－D 4 x3 a+ F; S, t4 f, n
| 无穷大
* p8 n" b! Z8 ~ | 好
6 S8 X9 r% c# A# j | 红－D 6 N4 }8 J( h* t( y
| 黑－S 0 v" c$ ~ h1 b* \, E
| 0.5读数 ' k9 } e# w1 f+ `
| 好 1 e2 T% h5 V, S4 T
| 红－S + [4 L) a) i! p( {& q/ F, N
| 黑－G ; B! E0 `, L; x- p( [3 n" c/ t
| 无穷大
% ?( E$ J# ]# s* `3 H, y' }5 T. X | 红－S不变，黑－D，有0.8读数，好* n3 t( e- v0 T* K6 m- H, m! 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。# v9 B* m7 b3 C$ [' e4 P# 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：
# {- o# [% x: [/ F5 l( t. o6 ]表3.9－2 N沟道场效应管
9 \* ] t# W' W; H$ V8 T* M6 g3 X先三脚短路后进行下列测试
) X$ E% z" ]% A2 h; d5 \5 }) ?7 o表笔连接 & y" V. w8 b9 z' m, C6 ~. C
| 读数 5 Y* c+ U: {& o+ h- d+ x
| 评判
$ J; L" v9 s' k! B | 引脚示意图 8 c% n- K k- o4 X# E
| 红－G , N& R6 p ~+ C1 a, u
| 黑－D、S
- a+ o: a1 ?" A" H- ` | 无穷大 ; l6 B, g8 R J. y- A; K) E( }7 N
| 好
- ?0 N0 [* p4 A7 m* s: a" [: u2 O |
+ n( G7 B' R$ @+ Y* }, b | 红－D、S $ D+ G: Z+ U( h% u5 [
| 黑－G . o* _2 G7 i+ R7 L
| 无穷大
* Z# N! Y, I, i- P. @ | 好
5 S& f6 j7 O4 y/ L. Q6 [ | 红－S
z2 E: r- J2 Z | 黑－D
! V, `. J" I5 E* Q | 0.5
* o0 d) ]$ I2 ]% x | 好
& n0 h( s8 R0 o | 红－D
" }5 H& q3 c/ T. L1 b: Y; W' r | 黑－S
. f& p s+ z, K2 g+ t | 无穷大
- {) y. k- B3 I8 D3 g- { | 好
+ x2 ` b9 }' t3 J, p2 \ | 红－G ! |) _. l. j( _3 ?) B
| 黑－S 2 L, m5 i/ A+ h6 P, e. | Z8 l$ O
| 无穷大 # S/ h. r- b# W
| 黑不变马上转红－D，有0.8读数，好
" A, ^% a2 T, m# \) w* V | 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# f" o2 U& Q+ O: M. A |
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; l' w: j5 e" O P& t，9 m" F* T4 ^" ?4 l ~
^ g7 Z( f6 m
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