項目五開關(guān)電源電路

1、項目五開關(guān)電源電路任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試一、任務(wù)描述與目標(biāo)前面分析的電路中，用到的普通晶閘管和雙向晶閘管都屬于半控型器件，即通過控制信號可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷的器件。這類器件在用于直流輸入電壓的電路如DC/DC變換電路、逆變電路中時，存在如何將器件關(guān)斷的問題。全控型器件，控制極不僅可以控制導(dǎo)通，而且可以控制關(guān)斷的器件，也稱自關(guān)斷器件，從根本上解決了開關(guān)切換和換流的問題。本次任務(wù)主要介紹GTR、MOSFET、IGBT、GTO四種全控型器件及其測試，任務(wù)目標(biāo)如下。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試觀察GTR、MOSFET、IGBT、GTO

2、的外形，認(rèn)識器件的外形結(jié)構(gòu)、端子及型號。通過測試，會判別器件的管腳、判斷器件的好壞。通過選擇器件，掌握器件的基本參數(shù)、具備成本核算意識。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試二、相關(guān)知識（一）大功率晶體管（GTR）大功率晶體管按英文Giant Transistor直譯為巨型晶體管，也叫電力晶體管，是一種耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管（Bipolar Junction Transistor，BJT），所以有時也稱為Power BJT。它具有耐壓高、電流大、開關(guān)特性好、飽和壓降低、開關(guān)時間短、開關(guān)損耗小等特點，在電源、電機控制、通用逆變器等中等容量、中等頻率的電路中應(yīng)用廣泛。但由

3、于其驅(qū)動電流較大、耐浪涌電流能力差、易受二次擊穿而損壞的缺點，正逐步被功率MOSFET和IGBT所代替。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試1GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理（1）GTR基本結(jié)構(gòu)及測試。通常把集電極最大允許耗散功率在1W以上，或最大集電極電流在1A以上的三極管稱為大功率晶體管，其結(jié)構(gòu)和工作原理都和小功率晶體管非常相似。由3層半導(dǎo)體、2個PN結(jié)組成，有PNP和NPN兩種結(jié)構(gòu)，其電流由兩種載流子（電子和空穴）的運動形成，所以稱為雙極型晶體管。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試圖（a）所示為NPN型功率晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，電氣圖形符號如圖（b）所示。大多數(shù)G

4、TR是用三重擴散法制成的，或者是在集電極高摻雜的N+硅襯底上用外延生長法生長一層N漂移層，然后在上面擴散P基區(qū)，接著擴散摻雜的N+發(fā)射區(qū)。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試大功率晶體管通常采用共發(fā)射極接法，上圖（c）所示為共發(fā)射極接法時的功率晶體管內(nèi)部主要載流子流動示意圖。圖中，1為從基極注入的越過正向偏置發(fā)射結(jié)的空穴，2為與電子復(fù)合的空穴，3為因熱騷動產(chǎn)生的載流子構(gòu)成的集電結(jié)漏電流，4為越過集電極電流的電子，5為發(fā)射極電子流在基極中因復(fù)合而失去的電子。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試一些常見大功率晶體三極管的外形如下圖所示。從圖可見，大功率晶體管的外

5、形除體積比較大外，其外殼上都有安裝孔或安裝螺釘，便于將三極管安裝在外加的散熱器上。因為對大功率三極管來講，單靠外殼散熱是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。例如，50W的硅低頻大功率晶體管，如果不加散熱器工作，其最大允許耗散功率僅為23W。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試對于大功率晶體三極管，外形一般分為F型、G型兩種。如圖（a）所示，F(xiàn)型管從外形上只能看到2個電極，將引腳底面朝上，2個電極引腳置于左側(cè)，上面為e極，下為b極，底座為c極。G型管的3個電極的分布如圖（b）所示。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（2）工作原理

6、。在電力電子技術(shù)中，GTR主要工作在開關(guān)狀態(tài)。晶體管通常連接成共發(fā)射極電路，NPN型GTR通常工作在正偏（IB0）時大電流導(dǎo)通；反偏（IB0）時處于截止高電壓狀態(tài)。因此，給GTR的基極施加幅度足夠大的脈沖驅(qū)動信號，它將工作于導(dǎo)通和截止的開關(guān)工作狀態(tài)。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（3）GTR的測試。 用萬用表判別大功率晶體管的電極和類型。假若不知道管子的引腳排列，則可用萬用表通過測量電阻的方法作出判別。判定基極。大功率晶體管的漏電流一般都比較大，所以用萬用表來測量其極間電阻時，應(yīng)采用滿度電流比較大的低電阻擋為宜。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試測量

7、時將萬用表置于R1擋或R10擋，一表筆固定接在管子的任一電極，用另一表筆分別接觸其他2個電極，如果萬用表讀數(shù)均為小阻值或均為大阻值，則固定接觸的那個電極即為基極。如果按上述方法做一次測試判定不了基極，則可換一個電極再試，最多3次即作出判定。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試判別類型。確定基極之后，假設(shè)接基極的是黑表筆，而用紅表筆分別接觸另外2個電極時如果電阻讀數(shù)均較小，則可認(rèn)為該管為NPN型。如果接基極的是紅表筆，用黑表筆分別接觸其余2個電極時測出的阻值均較小，則該三極管為PNP型。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試判定集電極和發(fā)射極。在確定基極之后，再

8、通過測量基極對另外2個電極之間的阻值大小比較，可以區(qū)別發(fā)射極和集電極。對于PNP型晶體管，紅表筆固定接基極，黑表筆分別接觸另外2個電極時測出2個大小不等的阻值，以阻值較小的接法為準(zhǔn)，黑表筆所接的是發(fā)射極。而對于NPN型晶體管，黑表筆固定接基極，用紅表筆分別接觸另外2個電極進行測量，以阻值較小的這次測量為準(zhǔn)，紅表筆所接的是發(fā)射極。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 通過測量極間電阻判斷GTR的好壞。將萬用表置于R1擋或R10擋，測量管子3個極間的正反向電阻便可以判斷管子性能好壞。實測幾種大功率晶體管極間電阻見表。晶體管型號接 法REB（）RCB（）RDC（）萬用表型號擋 位3

9、AD6B正2422108-1TR10反3AD正26261400500R10反3AD正191830k108-1TR10反3DD12B正130120500R10R10k反64k72k任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 檢測大功率晶體管放大能力的簡單方法。測試電路如下圖所示。將萬用表置于R1擋，并準(zhǔn)備好一只5001k之間的小功率電阻器Rb。測試時先不接入Rb，即在基極為開路的情況下測量集電極和發(fā)射極之間的電阻，此時萬用表的指示值應(yīng)為無窮大或接近無窮大位置（鍺管的阻值稍小一些）。如果此時阻值很小甚至接近于零，說明被測大功率晶體管穿透電流太大或已擊穿損壞，應(yīng)將其剔除。然后將電阻Rb接

10、在被測管的基極和集電極之間，此時萬用表指針將向右偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度越大，說明被測管的放大能力越強。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試如果接入Rb與不接入Rb時比較，萬用表指針偏轉(zhuǎn)大小差不多，則說明被測管的放大能力很小，甚至無放大能力，這樣的三極管當(dāng)然不能使用。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 檢測大功率晶體管的穿透電流ICEO。大功率晶體管的穿透電流ICEO測量電路如圖所示。圖中12V直流電源可采用干電池組或直流穩(wěn)壓電源，其輸出電壓事先用萬用表DC 50V擋測定。進行ICEO測量時，將萬用表置于DC 10mA擋，電路接通后，萬用表指示的電流即為ICEO。任

11、務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 測量共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)hFE。GTR的hFE測量電路如下圖所示。這里要求12V的直流穩(wěn)壓電源額定輸出電流大于600mA；限流電阻R為20（5%），功率5W；二極管VD選用2CP或2CK型硅二極管。基極電流用萬用表的DC 100mA擋測量。此測量電路能基本上滿足的測試條件為UCE1.52V；IC500mA。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試操作方法。先不接萬用表，按圖所示電路連接好后合上開關(guān)S。然后用萬用表的紅、黑表筆去接觸A、B端，即可讀出基極電流IB。于是hFE可按下式算出式中IB單位為mA，IC為500mA（測

12、試條件）。例如，測得IB20mA，可算出hFE500/2025。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 測量飽和壓降UCES及UBES。大功率晶體管的飽和壓降UCES及UBES測量電路如下圖所示。圖中12V直流穩(wěn)壓源額定輸出電流最好不小于1A，至少應(yīng)0.6A；限流電阻R1、R2的標(biāo)稱值分別為20/5W、200/0.25W。于是電路所建立的測試條件為IC600mA，IB60mA。操作方法。將萬用表置于DC10V擋，測出集電極c和發(fā)射極e之間的電壓即為UCES，測出基極b和發(fā)射極e之間的電壓即為UBES。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試任務(wù)一 GTR、MOSF

13、ET、IGBT、GTO及其測試2GTR的特性與主要參數(shù)（1）GTR的基本特性。 靜態(tài)特性。共發(fā)射極接法時，GTR的典型輸出特性如下圖所示，可分為3個工作區(qū)。截止區(qū)。在截止區(qū)內(nèi)，IB0，UBE0，UBC0，集電極只有漏電流流過。放大區(qū)。IB0，UBE0，UBC0，IC =IB。飽和區(qū)。 ，UBE0，UBC0。ICS是集電極飽和電流，其值由外電路決定。2個PN結(jié)都為正向偏置是飽和的特征。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試飽和時集電極、發(fā)射極間的管壓降UCES很小，相當(dāng)于開關(guān)接通，這時盡管電流很大，但損耗并不大。GTR剛進入飽和時為臨界飽和，如果IB繼續(xù)增加，則為過飽和。GTR用

14、作開關(guān)時，應(yīng)工作在深度飽和狀態(tài)，這有利于降低UCES和減小導(dǎo)通時的損耗。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 動態(tài)特性。動態(tài)特性描述GTR開關(guān)過程的瞬態(tài)性能，又稱開關(guān)特性。GTR在實際應(yīng)用中，通常工作在頻繁開關(guān)狀態(tài)。為正確、有效地使用GTR，應(yīng)了解其開關(guān)特性。圖所示為GTR開關(guān)特性的基極、集電極電流波形。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試整個工作過程分為開通過程、導(dǎo)通狀態(tài)、關(guān)斷過程、阻斷狀態(tài)4個不同的階段。上圖中開通時間ton對應(yīng)著GTR由截止到飽和的開通過程，關(guān)斷時間toff對應(yīng)著GTR飽和到截止的關(guān)斷過程。GTR的開通過程是從t0時刻起注入基極驅(qū)動電流

15、，這時并不能立刻產(chǎn)生集電極電流，過一小段時間后，集電極電流開始上升，逐漸增至飽和電流值ICS。把iC達(dá)到10%ICS的時刻定為t1，達(dá)到90%ICS的時刻定為t2，則把t0t1這段時間稱為延遲時間，以td表示，把t1到t2這段時間稱為上升時間，以tr表示。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試要關(guān)斷GTR，通常給基極加一個負(fù)的電流脈沖。但集電極電流并不能立即減小，而要經(jīng)過一段時間才能開始減小，再逐漸降為零。把iB降為穩(wěn)態(tài)值IB1的90%的時刻定為t3，iC下降到90% ICS的時刻定為t4，下降到10%ICS的時刻定為t5，則把t3t4這段時間稱為儲存時間，以ts表示，把t4t

16、5這段時間稱為下降時間，以tf表示。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試延遲時間td和上升時間tr之和是GTR從關(guān)斷到導(dǎo)通所需要的時間，稱為開通時間，以ton表示，則ton= td+ tr。儲存時間ts和下降時間tf之和是GTR從導(dǎo)通到關(guān)斷所需要的時間，稱為關(guān)斷時間，以toff表示，則toff= ts+ tf。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試GTR在關(guān)斷時漏電流很小，導(dǎo)通時飽和壓降很小。因此，GTR在導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)下?lián)p耗都很小，但在關(guān)斷和導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換過程中，電流和電壓都較大，所以開關(guān)過程中損耗也較大。當(dāng)開關(guān)頻率較高時，開關(guān)損耗是總損耗的主要部分。因此，縮短

17、開通和關(guān)斷時間對降低損耗，提高效率和運行可靠性很有意義。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（2）GTR的參數(shù)。這里主要講述GTR的極限參數(shù)，即最高工作電壓、最大工作電流、最大耗散功率和最高工作結(jié)溫等。 最高工作電壓。GTR上所施加的電壓超過規(guī)定值時，就會發(fā)生擊穿。擊穿電壓不僅和晶體管本身特性有關(guān)，還與外電路接法有關(guān)。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試U（BR）CBO：發(fā)射極開路時，集電極和基極間的反向擊穿電壓。U（BR）CEO：基極開路時，集電極和發(fā)射極之間的擊穿電壓。U（BR）CER：實際電路中，GTR的發(fā)射極和基極之間常接有電阻R，這時用U（BR）C

18、ER表示集電極和發(fā)射極之間的擊穿電壓。U（BR）CES：當(dāng)R為0，即發(fā)射極和基極短路，用U（BR）CES表示其擊穿電壓。U（BR）CEX：發(fā)射結(jié)反向偏置時，集電極和發(fā)射極之間的擊穿電壓。其中U（BR）CBOU（BR）CEXU（BR）CESU（BR）CERU（BR）CEO，實際使用時，為確保安全，最高工作電壓要比U（BR）CEO低得多。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 集電極最大允許電流ICM。GTR流過的電流過大，會使GTR參數(shù)劣化，性能將變得不穩(wěn)定，尤其是發(fā)射極的集邊效應(yīng)可能導(dǎo)致GTR損壞。因此，必須規(guī)定集電極最大允許電流值。通常規(guī)定共發(fā)射極電流放大系數(shù)下降到規(guī)定值的1

19、/21/3時，所對應(yīng)的電流IC為集電極最大允許電流，用ICM表示。實際使用時還要留有較大的安全余量，一般只能用到ICM值的一半或稍多些。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 集電極最大耗散功率PCM。集電極最大耗散功率是在最高工作溫度下允許的耗散功率，用PCM表示。它是GTR容量的重要標(biāo)志。晶體管功耗的大小主要由集電極工作電壓和工作電流的乘積來決定，它將轉(zhuǎn)化為熱能使晶體管升溫，晶體管會因溫度過高而損壞。實際使用時，集電極允許耗散功率和散熱條件與工作環(huán)境溫度有關(guān)。所以在使用中應(yīng)特別注意值IC不能過大，散熱條件要好。 最高工作結(jié)溫TJM。GTR正常工作允許的最高結(jié)溫，以TJM表示

20、。GTR結(jié)溫過高時，會導(dǎo)致熱擊穿而燒壞。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試3GTR命名及型號含義（1）國產(chǎn)晶體三極管的型號及命名。國產(chǎn)晶體三極管的型號及命名通常由以下4部分組成。 第一部分，用3表示三極管的電極數(shù)目。 第二部分，用A、B、C、D字母表示三極管的材料和極性。其中A表示三極管為PNP型鍺管，B表示三極管為NPN型鍺管，C表示三極管為PNP型硅管，D表示三極管為NPN型硅管。 第三部分，用字母表示三極管的類型。X表示低頻小功率管，G表示高頻小功率管，D表示低頻大功率管，A表示高頻大功率管。 任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 第四部分，用數(shù)字和

21、字母表示三極管的序號和擋級，用于區(qū)別同類三極管器件的某項參數(shù)的不同?，F(xiàn)舉例說明如下。3DD102BNPN低頻大功率硅三極管；3AD30CPNP低頻大功率鍺三極管；3AA1PNP高頻大功率鍺三極管。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（2）日本半導(dǎo)體分立器件型號命名方法 。日本生產(chǎn)的半導(dǎo)體分立器件，由57部分組成。通常只用到前5部分，其各部分的符號意義見表。第 一 部 分第 二 部 分第 三 部 分第 四 部 分第 五 部 分2表示三極或具有2個PN結(jié)的其他器件S表示已在日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA注冊登記的半導(dǎo)體分立器件A表示PNP型高頻管用數(shù)字表示在日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA登記

22、的順序號A、B、C、D、E、F表示這一器件是原型號產(chǎn)品的改進產(chǎn)品B表示PNP型低頻管C表示NPN型高頻管D表示NPN型低頻管任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（3）美國半導(dǎo)體分立器件型號命名方法 。美國晶體管或其他半導(dǎo)體器件的命名法較混亂。美國電子工業(yè)協(xié)會半導(dǎo)體分立器件命名方法見表。如2N6058已在美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）注冊登記的三極管了第 一 部 分第 二 部 分第 三 部 分第 四 部 分第 五 部 分用符號表示器件用途的類型。JAN表示軍級、JANTX表示特軍級、JANTXV表示超特軍級、JANS表示宇航級、（無）表示非軍用品2表示三極管N表示該器件已在美國電子

23、工業(yè)協(xié)會（EIA）注冊登記美國電子工業(yè)協(xié)會登記順序號用字母表示器件分檔任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（4）國際電子聯(lián)合會半導(dǎo)體器件型號命名方法。德國、法國、意大利、荷蘭、比利時等歐洲國家以及匈牙利、羅馬尼亞、南斯拉夫、波蘭等東歐國家，大都采用國際電子聯(lián)合會半導(dǎo)體分立器件型號命名方法。這種命名方法由4個基本部分組成，各部分的符號及意義見表。如，BDX51-表示NPN硅低頻大功率三極管。第 一 部 分第 二 部 分第 三 部 分第 四 部 分A表示鍺材料B表示硅材料C表示低頻小功率三極管D表示低頻大功率三極管F表示高頻小功率三極管L表示高頻大功率三極管S表示小功率開關(guān)管U表

24、示大功率開關(guān)管用數(shù)字或字母加數(shù)字表示登記號A、B、C、D、E表示同一型號的器件按某一參數(shù)進行分檔的標(biāo)志任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（二）功率場效應(yīng)晶體管(Power MOSFET)功率場效應(yīng)晶體管（Power MOSFET）也叫電力場效應(yīng)晶體管，是一種單極型的電壓控制器件，不但有自關(guān)斷能力，而且有驅(qū)動功率小、開關(guān)速度快、安全工作區(qū)寬等特點。由于其易于驅(qū)動和開關(guān)頻率可高達(dá)500kHz，特別適于高頻化電力電子裝置，如應(yīng)用于DC/DC變換、開關(guān)電源、便攜式電子設(shè)備、航空航天以及汽車等電子電器設(shè)備中。但因為其電流、熱容量小，耐壓低，一般只適用于小功率電力電子裝置。任務(wù)一 GT

25、R、MOSFET、IGBT、GTO及其測試1功率MOSFET的結(jié)構(gòu)及工作原理（1）功率MOSFET結(jié)構(gòu)。功率場效應(yīng)晶體管是壓控型器件，其門極控制信號是電壓。它的3個極分別是：柵極（G）、源極（S）、漏極（D）。功率場效應(yīng)晶體管有N溝道和P溝道兩種。N溝道中載流子是電子，P溝道中載流子是空穴，都是多數(shù)載流子。其中每一類又可分為增強型和耗盡型兩種。耗盡型就是當(dāng)柵源兩極間電壓UGS=0時存在導(dǎo)電溝道，漏極電流ID0；增強型就是當(dāng)UGS=0時沒有導(dǎo)電溝道，ID=0，只有當(dāng)UGS0（N溝道）或UGS0（P溝道）時才開始有ID。功率MOSFET絕大多數(shù)是N溝道增強型，這是因為電子作用比空穴大得多。N溝道和

26、P溝道MOSFET的電氣圖形符號如下圖所示。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試功率場效應(yīng)晶體管與小功率場效應(yīng)晶體管原理基本相同，但是為了提高電流容量和耐壓能力，在芯片結(jié)構(gòu)上卻有很大不同，功率場效應(yīng)晶體管采用小單元集成結(jié)構(gòu)來提高電流容量和耐壓能力，并且采用垂直導(dǎo)電排列來提高耐壓能力。幾種功率場效應(yīng)晶體管的外形如下圖所示。大多數(shù)功率場效應(yīng)晶體管的引腳位置排列順序是相同的，即從場效應(yīng)晶體管的底部（管體的背面）看，按逆時針方向依次為漏極D、源極S、柵極G1和柵極G2。因此，只要用萬用表測出漏極D和源極S，即可找出2個柵極。任務(wù)一

27、 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（2）工作原理。當(dāng)D、S加正電壓（漏極為正，源極為負(fù)），UGS=0時，P體區(qū)和N漏區(qū)的PN結(jié)反偏，D、S之間無電流通過。如果在G、S之間加一正電壓UGS，由于柵極是絕緣的，所以不會有電流流過，但柵極的正電壓會將其下面P區(qū)中的空穴推開，而將P區(qū)中的少數(shù)載流子電子吸引到柵極下面的P區(qū)表面。當(dāng)UGS大于某一電壓UT時，柵極下P區(qū)表面的電子濃度將超過空穴濃度，從而使P型半導(dǎo)體反型成N型半導(dǎo)體而成為反型層，該反型層形成N溝道而使PN結(jié)J1消失，漏極和源極導(dǎo)電。電壓UT稱開啟電壓或閥值電壓，UGS超過UT

28、越多，導(dǎo)電能力越強，漏極電流越大。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試2功率MOSFET測試（1）功率MOSFET電極判別。對于內(nèi)部無保護二極管的功率場效應(yīng)管，可通過測量極間電阻的方法首先確定柵極G。將萬用表置于R1k擋，分別測量3個引腳之間的電阻，如果測得某個引腳與其余2個引腳間的正、反向電阻均為無窮大，則說明該引腳就是G，如圖所示。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試然后確定源極S和漏極D。將萬用表置于R1k擋，先將被測管3個引腳短接一下，接著以交換表筆的方法測2次電阻，在正常情況下，2次所測電阻必定一大一小，其中阻值較小的一次測量中，黑表筆所接的一端為

29、源極S，紅表筆所接的一端為漏極D，如圖所示。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（2）判別功率場效應(yīng)管好壞的簡單方法。對于內(nèi)部無保護二極管的功率場效應(yīng)晶體管，可由萬用表的R10k擋，測量柵極G與漏極D間、柵極G與源極S間的電阻應(yīng)均為無窮大。否則，說明被測管性能不合格，甚至已經(jīng)損壞。下述檢測方法則不論內(nèi)部有無保護二極管的管子均適用，具體操作如下（以N溝道場效應(yīng)管為例）。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 將萬用表置于R1k擋，再將被測管G與S短接一下，然后紅表筆接被測管的D極，黑表筆接S極，此時所測電阻應(yīng)為數(shù)千歐，如圖所示。如果阻值為0或，說明管子已壞。任務(wù)

30、一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試將萬用表置于R10k擋，再將被測管G極與S極用導(dǎo)線短接好，然后紅表筆接被測管的S極，黑表筆接D極，此時萬用表指示應(yīng)接近無窮大，如圖所示，否則說明被測VMOS管內(nèi)部PN結(jié)的反向特性比較差。如果阻值為0，說明被測管已經(jīng)損壞。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 簡單測試放大能力。緊接上述測量后將G、S間短路線拿掉，表筆位置保持原來不動，然后將D極與G極短接一下再脫開，相當(dāng)于給柵極G充電，此時萬用表指示的阻值應(yīng)大幅度減小并穩(wěn)定在某一阻值，如下左圖所示。此阻值越小說明管子的放大能力越強。如果萬用表指針向右擺動幅度很小，說明被測管放大能

31、力較差。對于性能正常的管子在緊接上述操作后，保持表筆原來位置不動，指針將維持在某一數(shù)值，然后將G與S短接一下，即給柵極放電，于是萬用表指示值立即向左偏轉(zhuǎn)至無窮大位置，如下右圖所示（若被測管為P溝道管，則上述測量中應(yīng)將表筆位置對換）。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試3功率MOSFET的特性與參數(shù)（1）功率MOSFET的特性。 轉(zhuǎn)移特性。ID和UGS的關(guān)系曲線反映了輸入電壓和輸出電流的關(guān)系，稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性。如下圖（a）所示。從圖中可知，ID較大時，ID與UGS的關(guān)系近似線性，曲線的斜率被定義為功率MOSFET的

32、跨導(dǎo)，即： 。MOSFET是電壓控制型器件，其輸入阻抗極高，輸入電流非常小。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 輸出特性。上圖（b）所示為MOSFET的漏極伏安特性，即輸出特性。從圖中可以看出，MOSFET有3個工作區(qū)。截止區(qū)。UGSUT，ID=0，這和大功率晶體管的截止區(qū)相對應(yīng)。飽和區(qū)。UGSUT，UDSUGSUT，當(dāng)UGS不變時，ID幾乎不隨UDS的增加而增加，近似為一常數(shù)，故稱飽和區(qū)。這里的飽和區(qū)并不和大功率晶體管的飽和區(qū)對應(yīng)，而對應(yīng)于后者的放大區(qū)。當(dāng)用作線性放大時，功率MOSFET工作在該區(qū)。任務(wù)一 GTR、MO

33、SFET、IGBT、GTO及其測試非飽和區(qū)。UGSUT，UDSUGSUT，漏源電壓UDS和漏極電流ID之比近似為常數(shù)。該區(qū)對應(yīng)于功率MOSFET的飽和區(qū)。當(dāng)功率MOSFET作開關(guān)應(yīng)用而導(dǎo)通時，即工作在該區(qū)。在制造功率MOSFET時，為提高跨導(dǎo)并減少導(dǎo)通電阻，在保證所需耐壓的條件下，應(yīng)盡量減小溝道長度。因此，每個功率MOSFET元都要做得很小，每個元能通過的電流也很小。為了能使器件通過較大的電流，每個器件由許多個功率MOSFET元組成。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 開關(guān)特性。下圖（a）是用來測試MOSFET開關(guān)特性的電路。圖中uP為矩形脈沖電壓信號源，波形如圖（b）所示

34、，RS為信號源內(nèi)阻，RG為柵極電阻，RL為漏極負(fù)載電阻，RF用于檢測漏極電流。因為功率MOSFET存在輸入電容Cin，所以當(dāng)脈沖電壓uP的前沿到來時，Cin有充電過程，柵極電壓UGS呈指數(shù)曲線上升，如圖（b）所示。當(dāng)UGS上升到開啟電壓UT時開始出現(xiàn)漏極電流iD。從uP的前沿時刻到uGS=UT的時刻，這段時間稱為開通延遲時間td(on)。此后，iD隨UGS的上升而上升。uGS從開啟電壓上升到功率MOSFET進入非飽和區(qū)的柵壓UGSP這段時間稱為上升時間tr，這時相當(dāng)于大功率晶體管的臨界飽和，漏極電流iD也達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。iD的穩(wěn)態(tài)值由漏極電壓和漏極負(fù)載電阻所決定，UGSP的大小和iD的穩(wěn)態(tài)值有關(guān)。

35、任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試uGS的值達(dá)UGSP后，在脈沖信號源uP的作用下繼續(xù)升高直至到達(dá)穩(wěn)態(tài)值，但iD已不再變化，相當(dāng)于功率晶體管處于飽和。功率MOSFET的開通時間ton為開通延遲時間td(on)與上升時間tr之和，即ton= td(on)+ tr當(dāng)脈沖電壓uP下降到零時，柵極輸入電容Cin通過信號源內(nèi)阻Rs和柵極電阻RG（RS）開始放電，柵極電壓uGS按指數(shù)曲線下降，當(dāng)下降到UGSP時，漏極電流iD才開始減小，這段時間稱為關(guān)斷延遲時間td(off)。此后，Cin繼續(xù)放電，uGS從UGSP繼續(xù)下降，iD減小，

36、到uGS小于UT時溝道消失，iD下降到零。這段時間稱為下降時間tf。關(guān)斷延遲時間td(off)和下降時間tf之和為關(guān)斷時間toff，即toff= td(off)+ tf任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試從上面的分析可以看出，功率MOSFET的開關(guān)速度和其輸入電容的充放電有很大關(guān)系。使用者雖然無法降低其Cin值，但可以降低柵極驅(qū)動回路信號源內(nèi)阻RS的值，從而減小柵極回路的充放電時間常數(shù)，加快開關(guān)速度。功率MOSFET的工作頻率可達(dá)100kHz以上。功率MOSFET是場控型器件，在靜態(tài)時幾乎不需要輸入電流。但是在開關(guān)過程中需要對輸入電容充放電，仍需要一定的驅(qū)動功率。開關(guān)頻率越高

37、，所需要的驅(qū)動功率越大。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（2）功率MOSFET的主要參數(shù)。 漏極電壓UDS。它就是MOSFET的額定電壓，選用時必須留有較大安全余量。 漏極最大允許電流IDM。它就是MOSFET的額定電流，其大小主要受管子的溫升限制。 柵源電壓UGS。柵極與源極之間的絕緣層很薄，承受電壓很低，一般不得超過20V，否則絕緣層可能被擊穿而損壞，使用中應(yīng)加以注意?？傊?，為了安全可靠，在選用MOSFET時，對電壓、電流的額定等級都應(yīng)留有較大余量。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試4MOSFET命名及型號含義（1）國產(chǎn)場效應(yīng)晶體管的型號及命名。國

38、產(chǎn)場效應(yīng)晶體管的第一種命名方法與晶體三極管相同，第一位數(shù)字表示電極數(shù)目，第二位字母代表材料（D表示P型硅，反型層是N溝道，C表示N型硅P溝道，第三位字母J代表結(jié)型場效應(yīng)管，O代表絕緣柵場效應(yīng)管。例如3DJ6D是結(jié)型N溝道場效應(yīng)三極管，3DO6C 是絕緣柵型N溝道場效應(yīng)三極管。第二種命名方法是CS#，CS代表場效應(yīng)管，以數(shù)字代表型號的序號，#用字母代表同一型號中的不同規(guī)格。例如CS14A、CS45G等。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（2）美國晶體管型號命名法。美國晶體管型號命名法規(guī)定較早，又未做過改進，型號內(nèi)容很不完備。對于材料、極性、主要特性和類型，在型號中不能反映出來

39、。例如，2N開頭的既可能是一般晶體管，也可能是場效應(yīng)管。因此，仍有一些廠家按自己規(guī)定的型號命名法命名。 組成型號的第一部分是前綴，第五部分是后綴，中間的三部分為型號的基本部分。 除去前綴以外，凡型號以1N、2N或3NLL開頭的晶體管分立器件，大都是美國制造的，或按美國專利在其他國家制造的產(chǎn)品。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 第四部分?jǐn)?shù)字只表示登記序號，而不含其他意義。因此，序號相鄰的兩器件可能特性相差很大。例如，2N3464為硅NPN，高頻大功率管，而2N3465為N溝道場效應(yīng)管。 不同廠家生產(chǎn)的性能基本一致的器件，都使用同一個登記號。同一型號中某些參數(shù)的差異常用后綴字

40、母表示。因此，型號相同的器件可以通用。 登記序號數(shù)大的通常是近期產(chǎn)品。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（三）絕緣門極晶體管（IGBT）絕緣門極晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）也稱絕緣柵極雙極型晶體管，是一種新發(fā)展起來的復(fù)合型電力電子器件。由于它結(jié)合了MOSFET和GTR的特點，既具有輸入阻抗高、速度快、熱穩(wěn)定性好和驅(qū)動電路簡單的優(yōu)點，又具有輸入通態(tài)電壓低，耐壓高和承受電流大的優(yōu)點，非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)，如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IG

41、BT、GTO及其測試1IGBT的結(jié)構(gòu)和基本工作原理（1）IGBT的基本結(jié)構(gòu)。IGBT也是三端器件，它的3個極為漏極（D）、柵極（G）和源極（S），有時也將IGBT的漏極稱為集電極（C），源極稱為發(fā)射極（E）。下圖（a）所示為一種由N溝道功率MOSFET與晶體管復(fù)合而成的IGBT的基本結(jié)構(gòu)。IGBT比功率MOSFET多一層P+注入?yún)^(qū)，因而形成了一個大面積的P+N+結(jié)J1，這樣使得IGBT導(dǎo)通時由P+注入?yún)^(qū)向N基區(qū)發(fā)射少數(shù)載流子，從而對漂移區(qū)電導(dǎo)率進行調(diào)制，使得IGBT具有很強的通流能力。其簡化等值電路如圖（b）所示。可見，IGBT是以GTR為主導(dǎo)器件，MOSFET為驅(qū)動器件的復(fù)合管，圖中RN為晶

42、體管基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。圖（c）所示為IGBT的電氣圖形符號。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試IGBT外形如圖所示。對于TO封裝的IGBT管的引腳排列是將引腳朝下，標(biāo)有型號面朝自己，從左到右數(shù)，1腳為柵極或稱門極G，2腳為集電極C，3腳為發(fā)射極E，如圖（a）所示。對于IGBT模塊，器件上一般標(biāo)有引腳，如圖（b）所示。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（2）工作原理。IGBT的驅(qū)動原理與功率MOSFET基本相同，它是一種壓控型器件。其導(dǎo)通和關(guān)斷是由柵極和發(fā)射極間的電壓UGE決定的，當(dāng)UGE為正且大于開啟

43、電壓UGE（th）時，MOSFET內(nèi)形成溝道，并為晶體管提供基極電流使其導(dǎo)通。當(dāng)柵極與發(fā)射極之間加反向電壓或不加電壓時，MOSFET內(nèi)的溝道消失，晶體管無基極電流，IGBT關(guān)斷。上面介紹的PNP晶體管與N溝道MOSFET組合而成的IGBT稱為N溝道IGBT，記為N-IGBT。對應(yīng)的還有P溝道IGBT，記為P-IGBT。N-IGBT和P-IGBT統(tǒng)稱為IGBT。由于實際應(yīng)用中以N溝道IGBT為多，因此下面仍以N溝道IGBT為例進行介紹。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（3）IGBT簡單測試。 IGBT管腳判別。將萬用表撥到R1k擋，用萬用表測量時，若某一極與其他兩極阻值為無

44、窮大，調(diào)換表筆后該極與其他兩極間的阻值仍為無窮大，則判斷此極為柵極（G）。其余兩極再用萬用表測量，若測得阻值為無窮大，調(diào)換表筆后測量阻值較小。在測量阻值較小的一次中，則判斷紅表筆接的為集電極C，黑表筆接的為發(fā)射極E。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 IGBT測試。判斷好壞用萬用表的 R10k擋，將黑表筆接IGBT的集電極C，紅表筆接IGBT的發(fā)射極E，此時萬用表的指針在零位。用手指同時觸及一下柵極G和集電極C，這時IGBT被觸發(fā)導(dǎo)通，萬用表的指針擺向阻值較小的方向，并能指示在某一位置。然后再用手指同時觸及一下柵極G和發(fā)射極E，這時IGBT被阻斷，萬用表的指針回零。此時即可

45、判斷IGBT是好的。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試2IGBT的基本特性與主要參數(shù)（1）IGBT的基本特性。 靜態(tài)特性。與功率MOSFET相似，IGBT的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性分別描述器件的控制能力和工作狀態(tài)。下圖（a）所示為IGBT的轉(zhuǎn)移特性，它描述的是集電極電流IC與柵射電壓UGE之間的關(guān)系，與功率MOSFET的轉(zhuǎn)移特性相似。開啟電壓UGE（th）是IGBT能實現(xiàn)電導(dǎo)調(diào)制而導(dǎo)通的最低柵射電壓。UGE（th）隨溫度升高而略有下降，溫度升高1，其值下降5mV左右。在+25時，UGE（th）的值一般為26V。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試任務(wù)一 GTR、

46、MOSFET、IGBT、GTO及其測試圖（b）所示為IGBT的輸出特性，也稱伏安特性，它描述的是以柵射電壓為參考變量時，集電極電流IC與集射極間電壓UCE之間的關(guān)系。此特性與GTR的輸出特性相似，不同的是參考變量，IGBT為柵射電壓UGE，GTR為基極電流IB。IGBT的輸出特性也分為3個區(qū)域：正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。這分別與GTR的截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)相對應(yīng)。此外，當(dāng)uCE0，IGBT為反向阻斷工作狀態(tài)。在電力電子電路中，IGBT工作在開關(guān)狀態(tài)，因而是在正向阻斷區(qū)和飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 動態(tài)特性。下圖所示為IGBT開關(guān)過程的波形圖。

47、IGBT的開通過程與功率MOSFET的開通過程很相似，這是因為IGBT在開通過程中大部分時間是作為MOSFET來運行的。從驅(qū)動電壓uGE的前沿上升至其幅度的10%的時刻起，到集電極電流IC上升至其幅度的10%的時刻止，這段時間開通延遲時間td(ON)。而IC從10%ICM上升至90%ICM所需要的時間為電流上升時間tR。同樣，開通時間tON為開通延遲時間td(ON)與上升時間tr之和。開通時，集射電壓uCE的下降過程分為tfv1和tfv2兩段。前者為IGBT中MOSFET單獨工作的電壓下降過程，后者為MOSFET和PNP晶體管同時工作的電壓下降過程。由于uCE下降時IGBT中MOSFET的柵漏

48、電容增加，而且IGBT中的PNP晶體管由放大狀態(tài)轉(zhuǎn)入飽和狀態(tài)也需要一個過程，因此tfv2段電壓下降過程變緩。只有在tfv2段結(jié)束時，IGBT才完全進入飽和狀態(tài)。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試IGBT關(guān)斷時，從驅(qū)動電壓uGE的脈沖后沿下降到其幅值的90%的時刻起，到集電極電流下降至90%ICM止，這段時間稱為關(guān)斷延遲時間td(OFF)。集電極電流從90%ICM下降至10%ICM的這段時間為電流下降時間。二者之和為關(guān)斷時間tOFF。電流下降時間可分為tfi1和tfi2兩段。其中tfi1對應(yīng)IGBT內(nèi)部的MOSFET的關(guān)斷

49、過程，這段時間集電極電流IC下降較快；tfi2對應(yīng)IGBT內(nèi)部的PNP晶體管的關(guān)斷過程，這段時間內(nèi)MOSFET已經(jīng)關(guān)斷，IGBT又無反向電壓，所以N基區(qū)內(nèi)的少子復(fù)合緩慢，造成IC下降較慢。由于此時集射電壓已經(jīng)建立，因此較長的電流下降時間會產(chǎn)生較大的關(guān)斷損耗。為解決這一問題，可以與GTR一樣通過減輕飽和程度來縮短電流下降時間。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（2）主要參數(shù)。 集電極發(fā)射極額定電壓UCES。這個電壓值是廠家根據(jù)器件的雪崩擊穿電壓而規(guī)定的，是柵極-發(fā)射極短路時IGBT能承受的耐壓值，即UCES值小于等于雪崩擊穿電壓。 柵極發(fā)射極額定電壓UGES。IGBT是電壓控

50、制器件，通過加到柵極的電壓信號控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，而UGES就是柵極控制信號的電壓額定值。目前，IGBT的UGES值大部分為+20V，使用中不能超過該值。 額定集電極電流IC。該參數(shù)給出了IGBT在導(dǎo)通時能流過管子的持續(xù)最大電流。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試3IGBT命名及型號含義IGBT管各國廠家的型號命名不盡相同，但大致有以下規(guī)律。（1）管子型號前半部分?jǐn)?shù)字表示該管的最大工作電流值，如G40、20N就分別表示其最大工作電流為40A、20A。（2）管子型號后半部分?jǐn)?shù)字則表示該管的最高耐壓值，如G150、N120 x就分別表示最高耐壓值為1.5kV、1.2kV。

51、（3）管子型號后綴字母含“D”則表示該管內(nèi)含阻尼二極管。但未標(biāo)“D”并不一定是無阻尼二極管，因此在檢修時一定要用萬用表檢測驗證，避免出現(xiàn)不應(yīng)有的損失。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（四）可關(guān)斷晶閘管（GTO）可關(guān)斷晶閘管(Gate Turn-Off Thyristor，GTO)也稱門極可關(guān)斷晶閘管，是一種具有自關(guān)斷能力的晶閘管。它的主要特點是，既可用門極正向觸發(fā)信號使其觸發(fā)導(dǎo)通，又可向門極加負(fù)向觸發(fā)電壓使其關(guān)斷。由于不需用外部電路強迫陽極電流為0而使之關(guān)斷，僅由門極觸發(fā)信號去關(guān)斷，這就簡化了電力變換主電路，提高了工作的可靠性，減少了關(guān)斷損耗，與普通晶閘管相比還可以提高電

52、力電子變換的最高工作頻率。因此，GTO是一種比較理想的大功率開關(guān)器件。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試1GTO的結(jié)構(gòu)及工作原理（1）GTO的結(jié)構(gòu)。GTO的基本結(jié)構(gòu)與普通晶閘管相同，也是屬于PNPN 4層3端器件，其3個電極分別為陽極（A）、陰極（K）、門極（控制極，G），下圖所示為可關(guān)斷晶閘管（GTO）的外形和圖形符號。GTO是多元的功率集成器件，它內(nèi)部包含了數(shù)十個甚至是數(shù)百個共陽極的GTO元，這些小的GTO元的陰極和門極則在器件內(nèi)部并聯(lián)在一起，且每個GTO元陰極和門極距離很短，有效地減小了橫向電阻，因此可以從門極抽出電流而使它關(guān)斷。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT

53、、GTO及其測試任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試幾種常見GTO外形和符號如圖所示。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（2）GTO的工作原理。GTO的觸發(fā)導(dǎo)通原理與普通晶閘管相似，陽極加正向電壓，門極加正觸發(fā)信號后，使GTO導(dǎo)通。但是它的關(guān)斷原理、方式與普通晶閘管大不相同。普通晶閘管門極正信號觸發(fā)導(dǎo)通后就處于深度飽和狀態(tài)維持導(dǎo)通，除非陽、陰極之間正向電流小于維持電流IH或電源切斷之后才會由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)樽钄酄顟B(tài)。而GTO導(dǎo)通后接近臨界飽和狀態(tài)，可給門極加上足夠大的負(fù)電壓破壞臨界狀態(tài)使

54、其關(guān)斷。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試2GTO的測試（1）電極判別。將萬用表置于R10擋或R100擋，輪換測量可關(guān)斷晶閘管的3個引腳之間的電阻，如圖所示。結(jié)果：電阻比較小的一對引腳是門極G和陰極K。測量G、K之間正、反向電阻，電阻指示值較小時紅表筆所接的引腳為K，黑表筆所接的引腳為G，而剩下的引腳是A。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（2）可關(guān)斷晶閘管好壞判別。 用萬用表R10擋或R100擋測量晶閘管陽極A與陰極K之間的電阻，或測量陽極A與門極G之間的電阻結(jié)果：如果讀數(shù)小于1k，器件已擊穿損壞。原因：該晶閘管嚴(yán)重漏電。 用萬用表R10擋或R100擋

55、測量門極G與陰極K之間的電阻。結(jié)果：如正反向電阻均為無窮大（），該管也已損壞。原因：被測晶閘管門極、陰極之間斷路。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（3）可關(guān)斷晶閘管觸發(fā)特性檢測的簡易測試方法。如圖所示。將萬用表置于R1擋，黑表筆接可關(guān)斷晶閘管的陽極A，紅表筆接陰極K，門極G懸空，這時晶閘管處于阻斷狀態(tài)，電阻應(yīng)為無窮大，如圖（a）所示。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試在黑表筆接觸陽極A的同時也接觸門極G，于是門極G受正向電壓觸發(fā)（同樣也是萬用表內(nèi)1.5V電源的作用），晶閘管成為低阻導(dǎo)通狀態(tài)，萬用表指針應(yīng)大幅度向右偏，如圖（b）所示。保持黑表筆接A，紅表

56、筆接K不變，G重新懸空（開路），則萬用表指針應(yīng)保持低阻指示不變，如圖（c）所示，說明該可關(guān)斷晶閘管能維持導(dǎo)通狀態(tài)，觸發(fā)特性正常。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（4）可關(guān)斷晶閘管關(guān)斷能力的初步檢測。測試方法如圖所示。采用1.5V干電池一節(jié)，普通萬用表一只。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試將萬用表置于R1擋，黑表筆接晶閘管陽極A，紅表筆接陰極K，這時萬用表指示的電阻應(yīng)為無窮大，然后用導(dǎo)線將門極G與陽極A接通，于是門極G受正電壓觸發(fā)，使晶閘管導(dǎo)通，萬用表指示應(yīng)為低電阻，即指針向右偏轉(zhuǎn)，如圖（a）所示。將門極G開路后萬用表指針偏轉(zhuǎn)應(yīng)保持不變，即晶閘管仍應(yīng)維

57、持導(dǎo)通狀態(tài)，如圖（b）所示。然后將1.5V電池的正極接陰極K、電池負(fù)極接門極G，則晶閘管立即由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)樽钄酄顟B(tài)，萬用表的電阻為無窮大，說明被測晶閘管關(guān)斷能力正常。如果手頭有2只萬用表，那么可將其中的1只儀表（置于R10擋）作為負(fù)向觸發(fā)信號使用（相當(dāng)于1.5V，黑表筆接K，紅表筆觸碰G），參照圖所示的方法，同樣可以檢測可關(guān)斷晶閘管是否具有正常關(guān)斷能力。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試（5）測量可關(guān)斷晶閘管的OFF值。 第一種測量方法。測量晶閘管OFF的一種方法如圖所示。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試在可關(guān)斷晶閘管（GTO）的陽極回路串聯(lián)阻值為20

58、的電阻R（功率為3W），則根據(jù)歐姆定律，測出R兩端的電壓就可算出流過R的電流，即為GTO陽極電流（萬用表置于直流電壓DC2.5V擋）。而使GTO關(guān)斷時的反向觸發(fā)電流可根據(jù)萬用表R10擋指示值及該擋的內(nèi)阻算出。具體操作方法如下。第一，接上圖所示連接電路，萬用表置于直流電壓2.5V擋，紅表筆接晶閘管GTO的陽極A，黑表筆接電源正極，測得GTO 導(dǎo)通時R兩端的電壓為UR。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試第二，將另一只萬用表置于R10擋，黑表筆接晶閘管的陰極K，當(dāng)紅表筆接門極G時，晶閘管立即由導(dǎo)通變?yōu)樽钄?，這時連接在陽極回路的電阻R兩端電壓降為零。從左邊萬用表讀出G-K兩極之間電

59、阻RGK，并從電阻測量刻度尺讀出R10擋的歐姆中心值R（歐姆表內(nèi)阻與指針偏轉(zhuǎn)無關(guān)，例如，500型萬用表R10擋歐姆中心值為100）。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試第三，計算式中 UR晶閘管導(dǎo)通時R兩端電壓，單位為V；RGK晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷（阻斷）時測得G、K間的電阻，單位為；RO萬用表R10擋歐姆中心值，單位為；U1萬用表R1擋內(nèi)置電池電壓，通常U1=1.5V；R晶閘管陽極回路外接電阻，單位為。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試 第二種測量方法。如果手頭備有2只萬用表的型號規(guī)格相同，那么對于小功率可關(guān)斷晶閘管，無需附加電源，就可以估測 ，測量方法

60、更加簡單，如圖所示。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試第一，測量晶閘管導(dǎo)通時A、K極間電阻RA。第二，測量由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷時G、K極間的電阻RGK。第三，按下式計算OFE。式中：RGK晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷時G、K間電阻測量值，單位為；RO2萬用表R10擋歐姆中心值，單位為；RA晶閘管導(dǎo)通時G、K間電阻測量值，單位為；RO1萬用表R1擋歐姆中心值，單位為。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試3GTO的特性與主要參數(shù)（1）GTO的陽極伏安特性。GTO的陽極伏安特性與普通晶閘管相似，如圖所示。任務(wù)一 GTR、MOSFET、IGBT、GTO及其測試當(dāng)外加電壓超過正向