研究电力MOSFET和IGBT的特性及驱动电路

一、实验目的

（1）熟悉电力MOSFET、IGBT的开关特性。

（2）掌握电力MOSFET、IGBT缓冲电路的工作原理与参数设计要求。

（3）掌握电力MOSFET、IGBT对驱动电路的要求。

（4）熟悉电力MOSFET、IGBT主要参数的测量方法。

二、实验内容

（1）电力MOSFET的特性与驱动电路研究。

（2）IGBT的特性与驱动电路研究。

三、实验设备和仪器

（1）功率器件组；

（2）双踪示波器（自备）；

（3）万用表（自备）；

（4）教学实验台主控制屏。

四、实验方法

1.电力MOSFET的特性与驱动电路研究

1）不同负载时电力MOSFET的开关特性测试

（1）电阻负载时的开关特性测试。

电力MOSFET：将开关S1接V+，S3拨到＋15 V，S2接地，PWM波形发生器的“21”与面板上的“20”相连，“26”与功率器件MOSFET的“G”端相连，“D”端与主回路的“1”相连，“S”端与“14”相连，见实验图6-1。

实验图6-1 电力MOSFET驱动电路

用示波器分别观察，栅极驱动信号ig（“G”端与“24”之间）的波形及电流is（“14”与“18”之间）的波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。

ton＝ μs，ts＝ μs，tf＝ μs

（2）电阻电感性负载时的开关特性测试。

除了将主回路部分由电阻负载改为电阻电感性负载以外（即将“1”断开，而将“2”相连），其余接线与测试方法同上。

ton＝ μs，ts＝ μs，tf＝ μs

2）不同栅极电流时的开关特性测试

（1）断开“26”与“G”端的连接，将栅极回路的“27”与“G”端相连，其余接线同上，测量并记录栅极驱动信号ig（“G”端与“24”之间）及电流is（“14”与“18”之间）波形，记录开通时间ton、存贮时间ts、下降时间tf。

（2）断开“27”与“G”端的连接，将栅极回路的“28”与“G”端相连，其余接线与测试方法同上。

ton＝ μs，ts＝ μs，tf＝ μs

3）电力MOSFET有与没有栅极反压时的开关过程比较

（1）没有栅极反压时的开关过程测试——与上述2）测试方法相同。

（2）有栅极反压时的开关过程测试。

电力MOSFET：将原来的“18”与“地”断开，并将“18”与“9”以及“8”与“地”相连，其余接线与测试方法同上。

ton＝ μs，ts＝ μs，tf＝ μs(www.xing528.com)

4）并联缓冲电路作用测试（实验图6-2）

实验图6-2 电力MOSFET并联缓冲电路

（1）带电阻负载测试。

电力MOSFET：“4”与电力MOSFET的“D”端相连、“5”与“S”端相连，观察有与没有缓冲电路时“S”端与“18”及电力MOSFET的“D”端与“S”之间波形。

（2）带电阻电感负载测试。

将“1”断开，将“2”接入，有与没有缓冲电路时，观察波形的方法同上。

2.IGBT的特性与驱动电路研究

1）不同负载时IGBT的开关特性测试（实验图6-3）

实验图6-3 IGBT驱动电路

（1）电阻负载时的开关特性测试。

IGBT：将开关S1接V+，S3拨到＋15 V，S2接地，PWM波形发生器的“21”与面板上的“20”相连，“26”与功率器件IGBT的“G”端、“C”端与主回路的“1”、“E”端与“14”“18”与“3”相连。

用示波器分别观察，栅极驱动信号ig（“G”端与“24”之间）的波形及电流ie（“14”与“18”）的波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。

ton＝ μs，ts＝ μs，tf＝ μs

（2）电阻电感性负载时的开关特性测试。

除了将主回器部分由电阻负载改为电阻、电感性负载以外（即将“1”断开，而将“2”相连），其余接线与电阻负载测试方法相同。

ton＝ μs，ts＝ μs，tf＝ μs

2）不同栅极电流时的开关特性测试

（1）断开“26”与“G”端的连接，将栅极回路的“27”与“G”端相连，其余接线同上，测量并记录栅极驱动信号ig（“27”与“24”之间）及电流ie（“14”与“18”之间）波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。

（2）断开“27”与“G端”的连接，将栅极回路的“28”与“G”端相连，其余接线与测试方法同上。

ton＝ μs，ts＝ μs，tf＝ μs

3）并联缓冲电路作用测试（实验图6-4）

实验图6-4 IGBT并联缓冲电路

（1）带电阻负载。

IGBT：“4”与IGBT的“C”端相连，“5”与“E”端相连，观察有与没有缓冲电路时IGBT“E”端与“18”及“C”端与“E”与之间波形。

（2）带电阻电感负载。

将1断开，将2接入，有与没有缓冲电路时，观察波形的方法同上。

五、实验报告

（1）绘出电力MOSFET、IGBT电阻负载，电阻电感负载以及不同栅极电阻时的开关波形，并分析不同负载时开关波形的差异，并在图上标出ton与toff。

（2）绘出电力MOSFET、IGBT电阻负载与电阻电感负载有与没有并联缓冲电路时的开关波形，并说明并联缓冲电路的作用，并在图上标出ton、toff。

（3）绘出电力MOSFET有与没有栅极反压时的开关波形，并分析其对关断过程的影响。

（4）实验的收获、体会与改进意见。