合工大電力電子技術(shù)第二章(編輯修改稿)
2025-01-19 00:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ， ID與 UGS的關系近似線性 ， 曲線的斜率定義為 跨導 Gfs 電力 MOSFET的靜態(tài)特性 ?MOSFET的漏極伏安特性 （ 輸出特性 ） ： ? 截止區(qū) （ 對應于 GTR的截止區(qū) ） 、 飽和區(qū) （ 對應于 GTR的放大區(qū) ） 、 非飽和區(qū) （ 對應于 GTR的飽和區(qū) ） ? 電力 MOSFET工作在開關狀態(tài) ， 即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換 ? 電力 MOSFET漏源極之間有寄生二極管 ， 漏源極間加反向電壓時器件導通 ? 電力 MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù) ， 對器件并聯(lián)時的均流有利 電力 MOSFET的動態(tài)特性 2) 動態(tài)特性： a ） b )圖1 2 1RsRG RFRLiDuGSupiD信號+ UEiDOOOuptttuGSuG S PuTtd ( o n )trtd ( o f f )tf電力 MOSFET的開關過程 a) 測試電路 b) 開關過程波形 電力 MOSFET的動態(tài)特性 ?開通過程 ? 開通延遲時間 td(on) —— up前沿時刻到 uGS=UT并開始出現(xiàn) iD的時刻間的時間段 ? 上升時間 tr—— uGS從 uT上升到 MOSFET進入非飽和區(qū)的柵壓 UGSP的時間段 ? iD穩(wěn)態(tài)值由漏極電源電壓 UE和漏極負載電阻決定 ? UGSP的大小和 iD的穩(wěn)態(tài)值有關 ? UGS達到 UGSP后 ， 在 up作用下繼續(xù)升高直至達到穩(wěn)態(tài) ， 但 iD已不變 ? 開通時間 ton——開通延遲時間與上升時間之和 電力 MOSFET的動態(tài)特性 ?關斷過程 ? 關斷延遲時間 td(off) ——up下降到零起 ， Cin通過 Rs和 RG放電 ， uGS按指數(shù)曲線下降到 UGSP時 ， iD開始減小止的時間段 ? 下降時間 tf—— uGS從 UGSP繼續(xù)下降起 ， iD減小 ， 到uGSUT時溝道消失 ， iD下降到零為止的時間段 ? 關斷時間 toff——關斷延遲時間和下降時間之和 電力 MOSFET的動態(tài)特性 ? MOSFET的開關速度 ? MOSFET的開關速度和 Cin充放電有很大關系 ? 使用者無法降低 Cin， 但可降低驅(qū)動電路內(nèi)阻 Rs減小時間常數(shù) ， 加快開關速度 ? MOSFET只靠多子導電 ， 不存在少子儲存效應 ， 因而關斷過程非常迅速 ? 開關時間在 10~100ns之間 ， 工作頻率可達 100kHz以上 ， 是主要電力電子器件中最高的 電力 MOSFET的主要參數(shù) 除跨導 Gfs、 開啟電壓 UT以及 td(on)、 tr、 td(off)和 tf之還有 : 1) 漏極電壓 UDS 電力 MOSFET電壓定額 2) 漏極直流電流 ID和 漏極脈沖電流幅值 IDM 電力 MOSFET電流定額 3) 柵源電壓 UGS 柵源之間的絕緣層很薄 ， ?UGS?20V將導致絕緣層擊穿 4) 極間電容 極間電容 CGS、 CGD和 CDS 電力 MOSFET的主要參數(shù) ? 廠家提供：漏源極短路時的輸入電容 Ciss、共源極輸出電容 Coss和反向轉(zhuǎn)移電容 Crss Ciss= CGS+ CGD Crss= CGD Coss= CDS+ CGD ? 輸入電容可近似用 Ciss代替 電力 MOSFET的安全工作區(qū) ? 漏源間的耐壓、漏極最大允許電流和最大耗散功率決定了電力 MOSFET的安全工作區(qū) ? 一般來說，電力 MOSFET不存在二次擊穿問題，這是它的一大優(yōu)點 ? 實際使用中仍應注意留適當?shù)脑Ａ? 10m s 1m s DC 10us I D 0 V DS MOSFET正向偏置安全工作區(qū)（圖中的時間表示脈沖寬度） 電力 MOSFET的驅(qū)動 ? 柵源間 、 柵射間有數(shù)千皮法的電容 ， 為快速建立驅(qū)動電壓 ， 要求驅(qū)動電路輸出電阻小 。 ? 使 MOSFET開通的驅(qū)動電壓一般 10～ 15V， 使 IGBT開通的驅(qū)動電壓一般 15 ～ 20V。 ? 關斷時施加一定幅值的負驅(qū)動電壓 （ 一般取 –5～ 10V）有利于減小關斷時間和關斷損耗 。 ? 在柵極串入一只低值電阻 （ 數(shù)十歐左右 ） 可以減小寄生振蕩 ， 該電阻阻值應隨被驅(qū)動器件電流額定值的增大而減小 。 返回 電力 MOSFET的驅(qū)動 ? 專為驅(qū)動電力 MOSFET而設計的混合集成電路有三菱公司的 M57918L， 其輸入信號電流幅值為 16mA， 輸出最大脈沖電流為 +2A和 3A， 輸出驅(qū)動電壓 +15V和 10V。 A+M O S F E T
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