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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.
+ ]& a' r" @$ K2 g. G1 C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 ! H8 B, e3 b" S4 b4 i
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. . U% {. j% ^0 {# ]7 Q
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 t+ L; ?* g, j3 R2 f' z
的电阻,使 IGBT 在高电压 时,也具有低的通态电压.
8 |4 ~2 ^2 e. n6 D IGBT 的工作特性包括静态和动态两类: / u; G' U4 Y6 _7 I
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. ! c9 z1 {6 V/ `3 X* u
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. ; N; C+ Z6 J0 Y* |" R9 w' t4 b9 X! A
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
2 ~: E9 E/ s; E/ c2 h0 z、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
- }( B$ I+ _) O4 B- P* K+ z5 _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
( Y/ N4 G* x1 D4 g# u8 P* l,因此限制了 IGBT 的某些应用范围.
4 i: x9 ^, R# v; n. Y3 p 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, z. r6 d: @+ r3 W) p9 o' 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 ; @" T ~/ U j2 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.
1 R/ ^* J7 }% b) C; X" |0 ^+ _ 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
( \: d* {1 ?1 M8 u& j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. P `; T3 b- T7 @6 Z5 N* G3 g$ N
此时,通态电压 Uds(on) 可用下式表示 : ~; y2 b# ]9 \; U- f
Uds(on) = Uj1 + Udr + IdRoh ( 2 - 14 ) / n T) v$ d/ L4 r8 p
式中 Uj1 —— JI 结的正向电压,其值为 0.7 ~ IV ;
4 ]# ~8 n- |: V5 H, X* [ Udr ——扩展电阻 Rdr 上的压降;
9 ^0 g1 V- \ I/ N Roh ——沟道电阻.
( J! i; ~" K6 i. J4 J" n0 T! R 通态电流 Ids 可用下式表示: V! u( Z8 C9 M
Ids=(1+Bpnp)Imos (2 - 15 ) R; q3 a) j; a. b3 k1 s
式中 Imos ——流过 MOSFET 的电流. 9 e. H9 N: w0 t6 N0 Z! T E3 A
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
( Y: M. ~$ S' G: h$ DIGBT 处于断态时,只有很小的泄漏电流存在.
4 J" ?- y- S, P$ a$ E: T" Q' N) Q0 I 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,
5 C4 O4 v9 B0 v$ @9 _5 d9 v3 {" 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 1 e" T. B- r9 E) h5 D
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
2 x: `" \% L4 @) L, T: S2 - 58 所示
0 k5 y0 _1 c1 m( NIGBT 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
$ C5 y; \2 b1 a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 R/ C' e/ X, H$ Y$ D# F
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 ' I Y, M! P4 [* G( E
t(off)=td(off)+trv 十 t(f) ( 2 - 16 ) 8 ?) u# W8 u& b& _! F8 t3 W# y
式中, td(off) 与 trv 之和又称为存储时间. " k2 M0 f! G1 A1 G+ }/ G, a
粗测IGBT放大性能可以用下面方法5 s/ G9 H9 X7 V4 X; `0 }
1. 场效应管检测(SFP9630、IRFS630):
0 m% B) J$ h) k- M7 ~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:! N( z' n$ g: c! m
表3.9-2 P沟道场效应管
8 Y) y" f5 }0 Q; ]1 l a% i先三脚短路后进行下列测试1 C, ~$ K* y. e, T+ M# n
表笔连接
] l. _3 i& M+ R | 读数
6 D1 u" ^; V& N* N- ~7 G | 评判
: V1 S; ^0 P, o! u+ i5 O3 U | 引脚示意图 & G, {& O% `; a& Z, K
| 红-S、D , P( M+ e4 N* Y5 F0 l/ _) @9 v& T
| 黑-G m% r0 F+ J/ W/ ^1 P% o3 q2 c
| 无穷大
) Z" m$ e4 u5 E: a, ?( G( y3 W | 好 4 _; j9 m& f1 n3 r* w
|
% r5 B O# Z2 F | 红-G 2 x S# p5 q1 F' O; F L" {' Q
| 黑-S、D 2 V. R+ |+ I( H$ h x! B* w
| 无穷大
, m' _6 F& J9 j$ l3 c9 d' Z | 好 : p" o1 O, h; U* [" S, n/ f
| 红-S 4 \: ^* x6 ?% B( n* O/ s5 V) a* Y
| 黑-D
4 b* |. D! ^/ j5 ~' L4 Z3 Y( r | 无穷大 : M: S; h3 Q0 Z( V) y
| 好 9 j, Y# U+ `2 r
| 红-D
7 S" |0 s" f9 `6 q1 \7 g | 黑-S # G: I/ o% C$ N) N6 K" O% E
| 0.5读数 4 H4 O/ \& [7 ~: v. u8 f, F
| 好
( {* n3 Z# x$ f. m5 Z | 红-S
" L6 T) S* _' Z" k1 B | 黑-G
: q7 U& M1 `% t* Q+ v$ e& a5 ? | 无穷大 4 K7 ?# j" @& J# e' K% ]( y7 D I
| 红-S不变,黑-D,有0.8读数,好- }6 u7 H b8 `
| 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。5 m- f+ L1 h8 q
| 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:
$ c& P" M [# j- z4 I表3.9-2 N沟道场效应管
1 u" K7 }( K+ E: w! l6 y4 }* N' u先三脚短路后进行下列测试
# H0 @1 y. [2 h4 N% X表笔连接
. L, h1 g! p* b | 读数
/ x I7 A4 q, o3 V% M3 t) c$ W. K | 评判
# F0 N5 n% C; E3 x9 l: S | 引脚示意图
, B& |6 G" v) [" @# h4 \& o | 红-G
0 K) {/ N$ A/ Y# X+ p; t1 l0 I | 黑-D、S
7 j1 _ @! g0 A8 } | 无穷大
3 W( r4 V% n: Y | 好
- ^/ m& x2 b7 s3 ?$ Q5 T3 Q+ h. k |
/ B; \; C9 [, e3 F6 B | 红-D、S % u8 v0 C5 ~; z1 U
| 黑-G 4 @0 ?* t Q6 H! @5 d) Q- t$ X
| 无穷大 # }3 o. I/ A1 D* F$ K: m
| 好 ' l! g7 j0 F0 ?& E5 ]* N4 t; r
| 红-S 9 T: p$ ~- d W* d3 {( N) O
| 黑-D
, n9 c6 P+ p0 i8 f( {. i | 0.5
% ^0 [' s' m: |& U& a | 好
# ]# C$ y; R# l* U: P7 P | 红-D
2 W) Y8 L2 L$ Z2 K7 v | 黑-S
+ f+ t& `, c- }! H& }$ l; V | 无穷大
* t7 P3 }6 j; g. L! z | 好
. f2 T- R# i5 ] | 红-G
- d6 A8 g; }% |+ Q- M2 k" p- W' I | 黑-S + R4 c- k$ l/ D# y0 B$ v
| 无穷大
# V* H! B% u9 \$ ]6 V S& P* Z3 k$ H | 黑不变马上转红-D,有0.8读数,好
$ r6 k# U: W" { o, 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。
0 \) W+ o f' @6 N) k+ B, O0 x% R | ,
6 b3 G# e1 L6 I5 D- `. J m,8 ?/ E# n, @5 m/ m; j5 w
5 ?( N3 R1 p0 Q! `( z/ I0 r) r
[ 本帖最后由 cylzwx 于 2008-3-22 08:51 编辑 ] |
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